溢洪道泄槽水動(dòng)力荷載特性及防護(hù)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理研究結(jié)題摘要

溢洪道泄洪時(shí)泄槽水流處于急流狀態(tài)，國(guó)內(nèi)外陡槽底板發(fā)生失事的工程實(shí)例屢見(jiàn)不鮮，其破壞形式以揭底破壞為主，特點(diǎn)是破壞歷時(shí)短、范圍大、常常伴隨整塊底板被水流翻起、掀走。大量工程失事表明：板塊的失事是由脈動(dòng)壓力通過(guò)止水縫隙進(jìn)入板塊下表面縫隙層中形成脈動(dòng)上舉力，將板塊從座穴中拔起引起揭底破壞。目前關(guān)于溢洪道底板破壞的研究?jī)H限于脈動(dòng)壓強(qiáng)的點(diǎn)面關(guān)系、相似律等，未見(jiàn)對(duì)于板塊失事機(jī)理研究的報(bào)導(dǎo)。因此,本課題開(kāi)展溢洪道陡槽底板(防護(hù)結(jié)構(gòu))水動(dòng)力荷載及穩(wěn)定性研究，闡述防護(hù)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理及水動(dòng)力荷載與水力條件的量化關(guān)系，對(duì)于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、預(yù)防及避免結(jié)構(gòu)破壞具有非常重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義?；谀Ｐ驮囼?yàn)， 分析了陡槽脈動(dòng)壓強(qiáng)、空間積分尺度、主頻等特性，得出了急流脈動(dòng)壓強(qiáng)相似律；研究了上舉力分布及錯(cuò)臺(tái)、板塊尺度對(duì)上舉力的影響。通過(guò)模型試驗(yàn)對(duì)梨園水電站溢洪道消力池、向家壩水電站消力池底板和導(dǎo)墻進(jìn)行研究，為兩個(gè)工程消能防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安全提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

溢洪道泄洪時(shí)泄槽水流處于急流狀態(tài)，國(guó)內(nèi)外陡槽底板發(fā)生失事的工程實(shí)例屢見(jiàn)不鮮，其破壞形式以揭底破壞為主，特點(diǎn)是破壞歷時(shí)短、范圍大、常常伴隨整塊底板被水流翻起、掀走。我國(guó)劉家峽、清河、官莊、魚(yú)塘、寺坪、后井等水庫(kù)溢洪道、國(guó)外如孟加拉國(guó)Karnafuli工程、美國(guó)迪金森壩、比格桑迪壩溢洪道均遭到了嚴(yán)重破壞。大量工程失事表明：板塊的失事是由脈動(dòng)壓力通過(guò)止水縫隙進(jìn)入板塊下表面縫隙層中形成脈動(dòng)上舉力，將板塊從座穴中拔起引起揭底破壞。目前關(guān)于溢洪道底板破壞的研究?jī)H限于脈動(dòng)壓強(qiáng)的點(diǎn)面關(guān)系、相似律等，未見(jiàn)對(duì)于板塊失事機(jī)理研究的報(bào)導(dǎo)。因此,本課題開(kāi)展溢洪道陡槽底板(防護(hù)結(jié)構(gòu))水動(dòng)力荷載及穩(wěn)定性研究，闡述防護(hù)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理，給出水動(dòng)力荷載與水力條件的量化關(guān)系，對(duì)于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、預(yù)防及避免結(jié)構(gòu)破壞具有非常重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。

濫洪道泄槽是指開(kāi)敞式溢洪道的控制段與消能工之間的泄水渠道，又稱陡槽。

泄槽主要由槽底板和兩側(cè)的邊墻組成。泄槽中的水流為高速急流，易產(chǎn)生水流摻氣、脈動(dòng)壓力、空蝕等高速水流現(xiàn)象，當(dāng)斷面變化或有彎道時(shí)易產(chǎn)生沖擊波，常需采取相應(yīng)的保護(hù)或改善措施 。

泄槽轉(zhuǎn)彎時(shí)，要求轉(zhuǎn)彎半徑大于10倍槽寬。彎道要布置在水流平穩(wěn)、底坡較緩的坡段上，并與變坡部位錯(cuò)開(kāi)。為使轉(zhuǎn)彎段的流量分布趨于均勻，彎道槽底設(shè)置橫坡，井在其上、下游設(shè)過(guò)渡段。泄槽在平面上收縮或擴(kuò)散，對(duì)水流有較大擾動(dòng)。產(chǎn)生的沖擊波可延伸很遠(yuǎn)，對(duì)消能不利并需加高邊墻。沖擊波可由水流連續(xù)方程和動(dòng)量方程進(jìn)行計(jì)算。