排水孔幕

為了防止水力坡降過(guò)大，高壩有時(shí)在灌漿廊道下游專(zhuān)門(mén)設(shè)置主排水幕廊道，主排水孔孔向可為鉛直。副排水孔幕距防滲帷幕較遠(yuǎn)，一般深入巖基8~15mm，孔向鉛直。排水孔幕多根據(jù)壩基基巖的地質(zhì)條件和壩工設(shè)計(jì)的需要，結(jié)合防滲帷幕設(shè)計(jì)一并考慮。一般根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)確定排水孔的排數(shù)、孔距、孔深以及排水效果等，并通過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證 。

排水孔幕多布設(shè)成網(wǎng)絡(luò)狀，除與壩軸線平行方向布設(shè)主、副排水孔幕外，在垂直壩軸線方同也布設(shè)幾排排水孔幕。通常多在橫向道內(nèi)鉆設(shè)排水孔，孔向鉛直。兩者相互組成網(wǎng)絡(luò)狀，排水效果顯著 。

排水孔幕是指在大壩巖基中的同一線上布設(shè)若干鉆孔以排泄巖基中的水，降低壩基壓力的排水結(jié)構(gòu) 。

混凝土重力壩在巖基中均在防滲帷幕下游側(cè)設(shè)排水孔幕。排水孔幕分主排水孔幕和副排水孔幕。主排水孔幕位于防滲帷幕下游，距離防滲帷幕較近。通常多將防滲帷幕與排水孔幕布置在同一基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)施工，但應(yīng)以在帷幕幕體及基巖內(nèi)的水力坡度不超過(guò)允許值為限，此時(shí)，主排水孔幕上的主排水孔孔向多為向下游傾斜 。

混凝土壩兩岸基巖排水多采用在不同高程處設(shè)置排水洞并在洞內(nèi)鉆設(shè)排水孔，組成兩岸基巖排水孔幕 。

排水孔是降低壩基滲流而設(shè)置的鉆孔。

中文名稱(chēng)

排水孔

英文名稱(chēng)

drainage hole

定　　義

為降低壩基滲流而設(shè)置的鉆孔。

應(yīng)用學(xué)科

水利科技（一級(jí)學(xué)科），水工建筑（二級(jí)學(xué)科），擋水建筑物（三級(jí)學(xué)科）

流水孔網(wǎng)格劃分與邊界設(shè)置

以單流水孔為基礎(chǔ)，平板長(zhǎng)300mm，寬100mm，前后流動(dòng)域長(zhǎng)度采用1 /2 板長(zhǎng)，流動(dòng)內(nèi)腔為長(zhǎng)300mm，寬100mm，高50mm 的長(zhǎng)方體。流水孔形狀為邊長(zhǎng)20mm 的正方形，與流動(dòng)內(nèi)腔成斜45° 角相連，內(nèi)部流動(dòng)深度為5mm。本文主要研究流體自入口進(jìn)入流動(dòng)域，經(jīng)流水孔進(jìn)入流動(dòng)內(nèi)腔，再回流至流動(dòng)域，經(jīng)出口流出的過(guò)程中流水孔的流噪聲特性。采用接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)流水孔與流動(dòng)域和流動(dòng)內(nèi)腔的連接，采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格生成，總數(shù)為503000。在速度入口邊界指定流動(dòng)的速度和湍流參數(shù)，在流動(dòng)出口邊界指定流動(dòng)的回流湍流參數(shù)，壁面指定無(wú)滑移條件。為了更清晰的計(jì)算流水孔附近的阻力特性，設(shè)置邊界層，在壁面附近分布較密的網(wǎng)格。本文設(shè)置2 個(gè)水聽(tīng)器對(duì)流噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用以有效檢測(cè)流水孔對(duì)平板流噪聲的影響。1#水聽(tīng)器位于平板中心上方一倍流水孔厚度(5mm)的高度，用于監(jiān)控流動(dòng)域湍流噪聲。2#水聽(tīng)器位于流水孔內(nèi)部中心位置，用于監(jiān)控流水孔內(nèi)流動(dòng)漩渦噪聲。

流水孔單流水孔仿真分析

以單流水孔為計(jì)算模型，設(shè)定速度入口來(lái)流速度為5m / s，為了分析流水孔的存在對(duì)平板流噪聲特性的影響。由圖知，平板開(kāi)孔前后噪聲分布產(chǎn)生了明顯的變化，流水孔位置( 流水孔上表面中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)) 處產(chǎn)生了較多的流噪聲特征點(diǎn)，而且這些特征點(diǎn)的聲功率峰值相對(duì)較高，說(shuō)明流水孔的存在對(duì)流噪聲的產(chǎn)生具有重要的影響。平板開(kāi)孔后兩處測(cè)點(diǎn)的流噪聲水平明顯提升。以流噪聲特征點(diǎn)( 曲線峰值點(diǎn)) 為比較量，可知: 開(kāi)孔后特征點(diǎn)向低頻區(qū)轉(zhuǎn)移，說(shuō)明流水孔模型對(duì)于平板流噪聲的影響，不僅體現(xiàn)在流噪聲數(shù)值的增加上，還體現(xiàn)在特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率上，開(kāi)孔后其低頻特性將變得更加突出。為了更直觀地表示平板開(kāi)孔前后流噪聲水平的變化，采用1 /3oct 濾波器采樣，引入總聲級(jí)作為比較量進(jìn)行聲學(xué)分析，其中心頻率按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 的推薦，選定為: (1.0，1.25，1.6，2.0，2.5，3.15，4.0，5.0，6.3，8.0)× 10，本文m = 2，3。平板開(kāi)孔前后，因流水孔存在帶來(lái)的流噪聲改變占有相當(dāng)?shù)谋戎兀紤]到本文所選模型流水孔與平板面積之比為1:7.5，所以總聲級(jí)計(jì)算結(jié)果基本合理。對(duì)兩組水聽(tīng)器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知，2#水聽(tīng)器計(jì)算結(jié)果高于1#水聽(tīng)器，這是由于1#水聽(tīng)器位于湍流附面層外，這樣做可以有效地平均掉湍流噪聲壓力，降低水聽(tīng)器對(duì)流噪聲的響應(yīng)。而2#水聽(tīng)器位于流水孔流動(dòng)漩渦中心，由于流水孔內(nèi)流動(dòng)正負(fù)壓力不平衡的原因，其對(duì)流噪聲的響應(yīng)較大，所以造成了兩種位置流噪聲數(shù)值上的差異。

針對(duì)流水孔的流噪聲特性，對(duì)單流水孔模型做四種來(lái)流速度(5m /s、10m /s、15m /s、20m /s)下的流噪聲特性對(duì)比，隨著來(lái)流速度的增大，流水孔模型流噪聲特性呈現(xiàn)出與來(lái)流速度成正比的普遍規(guī)律。而且，流噪聲曲線振蕩現(xiàn)象更加明顯，說(shuō)明速度對(duì)流噪聲的穩(wěn)定性具有一定的影響。流水孔流噪聲與來(lái)流速度呈正比例關(guān)系，來(lái)流速度從10m /s 到20m /s 的過(guò)程中，流噪聲增加了10dB 左右。潛艇噪聲級(jí)與航速有關(guān)，當(dāng)航速超過(guò)戰(zhàn)斗巡航速度(7.5m / s)時(shí)，潛艇噪聲級(jí)與速度的6 次方成正比，也就意味著潛艇速度每增加一倍，噪聲級(jí)將增加18dB?？紤]到潛艇噪聲包括機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲、水動(dòng)力噪聲三部分，本文給出的流水孔噪聲僅為潛艇噪聲的一部分，結(jié)合潛艇噪聲其他影響因子，本文數(shù)據(jù)較為合理。