異形構(gòu)造水墊塘底板縫隙水流脈動壓力傳播特性研究.pdf

1、我國水能可開發(fā)量和建設規(guī)模均居世界首位。這些工程在泄洪消能的過程中水頭高，流量大，故高壩泄洪消能防護安全問題十分突出。為了達到消能和防沖的目的，通常使用混凝土保護高壩下游處的河床，并在高壩下游合適處構(gòu)筑二道壩，形成消能防沖建筑物的一部分──水墊塘。
　　由于高速水流及其產(chǎn)生的縫隙流的復雜性，高壩消力塘防護結(jié)構(gòu)的安全一直是水利工程安全領域研究的熱點問題。其中對防護結(jié)構(gòu)體型進行優(yōu)化，以達到增加抗失穩(wěn)能力的目的，是提高泄流結(jié)構(gòu)安全的方法

2、之一。正是基于優(yōu)化設計出發(fā)，相繼提出了平底板，反拱形底板，透水底板和帶鍵槽底板等型式。本文提出一種異形結(jié)構(gòu)水墊塘底板，即底板帶鍵槽加透水孔結(jié)構(gòu)型式，以向家壩水墊塘模型試驗為背景，基于模型試驗結(jié)果，利用多種信號處理技術，研究了異形構(gòu)造底板縫隙處水流脈動壓力特性，研究的主要內(nèi)容及研究成果為：
　　(1)單板塊情況下增設鍵槽對底板脈動壓力傳播特性的研究。結(jié)合向家壩水墊塘物理模型試驗成果，分析了向家壩水墊塘底板增設鍵槽前后對底板上下表面以

3、及垂直縫隙處脈動壓力大小、分布規(guī)律，以及脈動壓力的頻域特性和相關特性。結(jié)果表明：帶鍵槽底板可能產(chǎn)生的最大脈動上舉力要比不帶鍵槽小；增設鍵槽后下表面空間和時間積分尺度增大，增大了渦旋的持有性，加強了板塊間的聯(lián)系，從紊流角度分析出板塊鍵槽的增設有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　(2)止水縫隙寬度對脈動壓力傳播的影響研究。在保證底板與基巖縫隙不變的情況下，改變板塊間的止水縫隙，研究止水縫隙的改變對縫隙內(nèi)水流脈動壓力的影響。結(jié)果表明：隨著止水縫隙

4、的增大，產(chǎn)生的脈動上舉力減小，有利于板塊的穩(wěn)定性；隨著止水縫隙的減小，主頻向低頻移動，優(yōu)勢頻帶變窄，集中在0.1Hz以下。
　　(3)底板縫隙寬度對脈動壓力傳播的影響。在保證底板與底板止水縫隙不變的情況下，改變底板與基巖縫隙，研究底板與基巖縫隙的改變對縫隙內(nèi)水流脈動壓力的影響。結(jié)果表明：隨著縫隙厚度的增大，下表面測點均方差呈減小趨勢；下表面測點的時間積分尺度也隨之增大，渦旋的持有率增加。
　　(4)異形構(gòu)造底板穩(wěn)定性研究。在