高拱坝异型差动坎与宽尾墩结合消能特性研究

摘要

高拱坝一般位于峡谷河床，具有坝高落差大、泄流量大、下游河道狭窄、地势陡峭等特点。通过坝身宣泄大量洪水，水流在空中抛射的流程长，泄流集中，泄洪功率大，泄洪消能与防冲问题突出。鉴于峡谷区高拱坝工程泄洪消能特点，传统的挑流消能已不能满足某些特殊要求，这就要求对传统的挑流消能加以改进以满足不同要求，根据高拱坝工程特点寻求与之相适应的、经济安全的、效果突出的特种消能型式，以确保枢纽主体建筑物的安全和稳定。本文研究介绍的是挑流消能衍生的新型泄洪消能结构——异型差动坎与宽尾墩结合消能工。
　　本研究课题依托于某高拱坝工程模型试验，在总结前人研究工作的基础上，通过理论分析和试验研究，对各工况下的水力特性（结构布置、水流流态、泄流能力、压力特性、冲刷特性、差动坎挑距及雾化效果）进行了较为系统的研究，提出合理高效的新型泄洪消能布置结构形式——异型差动坎与宽尾墩结合消能工，增加了水流在空中扩散碰撞消能效果，降低了水垫塘底板所承受的动水冲击压力，保证了大坝和消能建筑物的安全，也为工程减少了投资，缩短了工期，为类似高拱坝工程泄洪消能设计提供参考和借鉴作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 消能概述

1．1．1 泄洪消能目的意义及其面临的问题

1．1．2 传统消能方式

1．2 挑流消能概述

1．2．1 挑流消能概述

1．2．2 挑流消能的布置方式

1．3 差动式挑流消能概述

1．4 高拱坝泄洪消能问题

1．4．1 空中碰撞消能

1．4．2 高拱坝新型消能工研究实例

1．4．3 分散高拱坝溢流表孔水舌的工程措施

1．4．4 异型差动坎

1．5 本文研究课题

2 某高拱坝水电站水利枢纽工程简介

2．1 工程概况

2．2 研究意义

3 模型试验研究

3．1 模型试验目的和要求

3．1．1 溢流表孔

3．1．2 冲沙中孔

3．1．3 水垫塘

3．2 试验内容

3．2．1 泄洪建筑物修改优化过程试验

3．2．2 泄洪建筑物结构优化定局后测试内容

3．2．3 泄洪建筑物泄洪调度方式及厂房区泄洪雾化危害分析

3．3 基本资料

3．3．1 溢流表孔冲沙中孔敞泄时泄流能力计算表

3．3．2 水库调洪后各级特征洪水水库水位与下泄流量表

3．3．3 河床岩石允许流态流速

3．3．4 天然河道下游水位流量关系曲线表

3．4 模型设计与制作

3．4．1 模型设计

3．4．2 模型制作

3．4．3 试验依据的规程规范

3．4．4 仪器设备

3．5 原方案试验(表孔的堰顶高程1428．50m，正常蓄水位1440．0m)

3．5．1 原方案布置

3．5．2 原方案试验成果

3．5．3 原方案试验成果分析

3．6 修改方案试验

3．6．1 修改方案一(表孔堰顶高程1428．50m，正常蓄水位1440．0m)

3．6．2 修改方案二(表孔堰顶高程1438．50m，正常蓄水位1450．0m)

3．6．3 修改方案三(表孔堰顶高程1437．00m，正常蓄水位1450．0m)

3．7 推荐方案试验(表孔堰顶高程1437．00m，正常蓄水位1450．0m)

3．7．1 推荐方案布置

3．7．2 推荐方案试验成果

4 压力特性研究

4．1 水垫塘底板时均动水压力特性

4．2 水垫塘底板脉动压力特性

4．3 异型差动坎与宽尾墩结合挑流消能底板受力特性分析

4．3．1 时均压力特性分析

4．3．2 脉动压力特性分析

5 冲刷特性研究

5．1 表、中孔水面线

5．2 下游河道流态流速

5．3 水垫塘及下游河道涌浪

5．4 冲刷与淤积

6 异型差动坎参数与泄洪雾化研究

6．1 异型差动坎参数研究

6．1．1 异型差动坎挑距研究

6．1．2 异型差动坎的参数选择

6．2 泄洪雾化研究

6．2．1 雾化模型比尺分析

6．2．2 雾源分析

6．2．3 雾化试验成果

6．2．4 泄洪溅水风速场

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢