二灘水電站水墊塘底板動(dòng)力響應(yīng)特性與安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)研究.pdf

1、高壩水墊塘作為防護(hù)下游河床的結(jié)構(gòu)，其自身在高速水流沖擊下的安全性是實(shí)現(xiàn)消能和防沖目的的關(guān)鍵所在，國(guó)內(nèi)外都不乏破壞的實(shí)例。近年來(lái)，我國(guó)擬建和在建的一批具有世界級(jí)水平的300m量級(jí)高壩，按規(guī)范設(shè)計(jì)的水墊塘安全儲(chǔ)備不夠，消能安全問(wèn)題十分突出。關(guān)于水墊塘的研究主要集中在兩個(gè)方面，一方面從力學(xué)角度出發(fā)，力圖闡明水墊塘底板流固耦合作用的機(jī)理，揭示底板穩(wěn)定的條件，從設(shè)計(jì)上加以指導(dǎo)。另一方面著力構(gòu)建泄水建筑物安全監(jiān)測(cè)體系，這方面的研究包含了監(jiān)測(cè)體系和監(jiān)

2、測(cè)指標(biāo)的建立兩個(gè)層次。本次研究，主要結(jié)合二灘水電站水墊塘底板泄洪振動(dòng)原型觀(guān)測(cè)資料，利用多種信號(hào)處理技術(shù)對(duì)水墊塘底板穩(wěn)定的安全指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了一系列的安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)。研究的主要內(nèi)容包括： (1)水墊塘底板在高速摻氣水流的沖擊和水墊塘內(nèi)水流渦體產(chǎn)生的脈動(dòng)壓力下進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)。在原型觀(guān)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了時(shí)域、幅域、頻域的分析，闡明了水墊塘底板振動(dòng)的特征。并在理論上探討了水墊塘內(nèi)脈動(dòng)壓力的規(guī)律以及水墊塘底板的失穩(wěn)破壞機(jī)

3、理，最后建立了水墊塘底板安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系。 (2)通過(guò)對(duì)水墊塘底板振動(dòng)信號(hào)時(shí)間序列的分析證實(shí)了振動(dòng)信號(hào)的分形特性。首先計(jì)算了水墊塘底板振動(dòng)信號(hào)的盒維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)，并將其與動(dòng)力系統(tǒng)相空間中圖形結(jié)構(gòu)的維數(shù)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而由兩種維數(shù)來(lái)確定底板振動(dòng)的分形穩(wěn)定指標(biāo)。并應(yīng)用分形自仿射理論和最新的分形差值方法，對(duì)水墊塘振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了重構(gòu)與預(yù)測(cè)。 (3)利用小波分析對(duì)信號(hào)在不同頻段上進(jìn)行分解，對(duì)分解后所得的各頻段信號(hào)的能量百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分