基于电阻矩阵定位原理的溃坝模型试验测量技术研究

摘要

本文通过对国内外溃坝研究现状的调查分析，结合当前国内主要的几种溃坝物理模型研究方法在使用中的优缺点，根据目前溃坝测量设备与当前实验研究需求之间的差距，设计出一种新的测量技术——电阻矩阵定位技术。基于电阻矩阵定位技术，设计研制出一套安装于溃坝模型下游坝面的自动测量装置。依据装置的工作环境、测量目标，调查分析了设备防水、水下接插件、电阻网络结构几方面的技术现状，通过针对性设计改良，取得了以下成果:
　　(1)研究了电阻矩阵定位的基本原理，并采用基本电子元件组装了扫描电路，通过室内模拟实验验证了采用电阻矩阵测量溃坝过程的可行性。
　　(2)为使电阻矩阵在模型溃决时浸水、冲刷条件下依然可靠工作，研究调查了国内外主要的防水绝缘材料及材料在工作环境下损耗情况，最终确定了防水材料的种类及其损耗检测维护方法，并取得良好防水效果。
　　(3)通过分析现有水下电气设备接插件的原理结构，结合自身电阻设备功能的需要，设计出了电阻矩阵中单个电阻单元相互连接的螺旋对顶结构，此种连接结构利用套管保护、螺旋对顶连接等手段，实现接通导电、断开绝缘的功能，是利用电阻矩阵定位原理测量溃坝过程的基础。
　　(4)设计建造物理模型开展相关试验，并根据设备在上坝试验中的表现，不断探索，制作出了防水性稳定、连接断开效率最高的电阻矩阵排列方式，使得测量设备在均质土石坝溃坝模型中因坝体粒径较细而导致的电阻单元无法稳固安装于坝面，且无法在溃决冲刷处脱离矩阵网络的问题得到解决，并通试验检验了改良效果。
　　(5)通过土石坝物理模型溃决实验，利用测量获得的电流数据还原出溃坝过程，并与实际情况对比吻合，证实了设备可成功用于溃坝物理模型的溃决过程测量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 溃坝过程与机理的研究进展

1．2．2 溃坝过程测试技术发展现状

1．2．3 土石坝物理溃坝模型研究现状

1．2．4 电阻矩阵定位技术应用现状

1．2．5 亟待进一步研究的问题

1．3 研究内容和研究方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究的技术路线

第二章 电阻矩阵定位原理研究

2．1 溃坝测量中的电阻矩阵设计

2．1．1 电阻矩阵定位原理

2．1．2 电阻矩阵元件选择

2．2 扫描电路设计、组装

2．3 电阻矩阵定位室内模拟试验

2．3．1 原理可行性实验

2．3．2 设备整体功能设计及使用原理

第三章 电阻矩阵装置防水技术研究

3．1 固体绝缘材料选择

3．2 防水膜类材料选择

3．3 发泡剂及纳米粉绝缘材料选择

3．4 防水处理方案设计及制作

第四章 测量设备水下连接设计及用电安全研究

4．1 现有水下电接插技术研究

4．1．1 常用水下接插件

4．1．2 密封技术参数要求

4．2 电阻矩阵连接结构设计

4．3 水下用电安全规范现状

4．4 小结

第五章 土石坝溃坝过程模型实验研究

5．1 溃坝模型类别

5．1．1 逐渐溃决模型

5．1．2 瞬间溃坝模型

5．2 试验模型设计

5．2．1 溃坝模型试验范围选择

5．2．2 试验方案设计

5．3 坝体模型建造

5．4 设备检验模型实验

5．4．1 非均质土石坝模型试验

5．4．2 均质土石坝溃坝模型试验

5．5 溃坝还原及机理分析

5．5．1 电流数据还原溃坝过程

5．4．2 溃坝机理分析

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 不足之处及改进方向

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文和参加的科研项目