与X型宽尾墩联合消能的消力池水力特性研究

发布时间：2017-03-30 20:24

  本文关键词：与X型宽尾墩联合消能的消力池水力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水电工程是一个国家的重大基础设施工程,泄洪消能是水电工程中关系枢纽布置、工程安全、工程投资的关键内容,近年随着我国水电水利工程技术提高及众多水电工程的建设,而这些工程多分布在西南、西北高山峡谷中,存在高水头、大流量、窄河谷的工程特点,因此宽尾墩消能工的研究得到更多关注。本文从宽尾墩的发展历史开始回顾,结合前述的工程背景,分析了Y、X型宽尾墩的体型设计参数和设计方法的差异,突出了X型宽尾墩的设计要点和设计难点,并列举了近年发展起来其他各种类型的宽尾墩以及宽尾墩与高拱坝联合运用的一些成果,总结了一系列宽尾墩工程,阐释了Y型宽尾墩的优点缺点,以及工程上安康、五强溪、岩滩、景洪出现的破坏实例,进而分析了其出现问题的原因,得到X型宽尾墩发展的背景和前提,最后利用水利部西北水利科学研究所所做工程的模型试验成果,进行了如下几方面的研究内容:第一,分析了Y型宽尾墩的工程破坏实例及其消力池破坏的原因,分析了Y型宽尾墩的缺点,强调了X型宽尾墩的优势,得到了X型宽尾墩比Y型宽尾墩泄流能力稍大,X型宽尾墩对底板冲击压强比Y型宽尾墩小的结论,X型宽尾墩从各个方面来说均比Y型宽尾墩更有优势。第二,以X型宽尾墩工程水跃方程的水力计算为题进行了研究,首先回顾了以前关于Y型宽尾墩工程水力计算的一些计算成果,由于Y型宽尾墩与X型宽尾墩在体型上的差异,因而不能用Y型宽尾墩的计算方法直接计算X型宽尾墩,所以本文通过将X型宽尾墩分为底层水流和上层水流两股水流,而墩末水流为射流,上层水股对下层水股不产生压力,在墩末出口和第二共轭水深之间的连续体之间列出了水体的动量方程,同时将坝面对水体的作用力通过模型试验资料总结简化得到了一些相关的经验系数的取值范围,然后对动量方程进行简化,将经验系数代入动量方程,计算得到共轭水深比,知道跃前水深就能直接求得跃后水深。第三,以X型宽尾墩工程底板冲击动水压强为题进行了研究,通过量纲分析的方法,总结得到了一个压强因子,此压强因子与上下游水头差、单孔流量、下游水垫深度、重力加速度和水的密度有关系,此压强因子与消力池中最大冲击动水压强有良好的相关关系,用滚弄、鲁地拉、索风营、沙陀等几个X型宽尾墩工程的消力池底板动水压强实测数据进行回归分析,得到了一个相关关系良好的表达式,可通过工程的上下游水头差、单孔流量、下游水垫深度、重力加速度和水的密度等已知条件直接求得要求的最大冲击动水压强,可以为工程设计人员前期设计预测底板最大动水压强提供参考。第四,用某工程实测数据对影响脉动压强的因素进行了分析,其中包括宽尾墩体型、消力池长度、尾坎高度、上下游水头差、运行工况等因素,得到的结论将对设计起到一定的指导作用。
【关键词】：宽尾墩 水力特性 水跃方程 冲击压强 脉动压强
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV653;TV135.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 传统消能工11-13
• 1.2.1 底流消能11-12
• 1.2.2 挑流消能12
• 1.2.3 面流消能12-13
• 1.3 宽尾墩新型消能工13-20
• 1.3.1 Y型宽尾墩13
• 1.3.2 X型宽尾墩13-14
• 1.3.3 Y、X型宽尾墩体型设计14-19
• 1.3.4 其他各种形式的宽尾墩19
• 1.3.5 宽尾墩与拱坝联合使用19-20
• 1.4 本文的主要内容及创新点20-22
• 第二章Y型、X型宽尾墩水力特性对比22-29
• 2.1 引言22-24
• 2.2 Y型宽尾墩底板破坏问题24-27
• 2.2.1 安康水电站消力池分析[76]24-26
• 2.2.2 五强溪水电站消力池分析26-27
• 2.3 X型宽尾墩相对Y型宽尾墩的优势27-28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 与X型宽尾墩消力池水跃方程研究29-40
• 3.1 Y型宽尾墩消力池水力计算29-31
• 3.2 X型宽尾墩水跃方程推导31-36
• 3.2.1 计算P_(1x)、P_(2x)、P_(3x)31-33
• 3.2.2 计算h_1、h_2、V_1、V_233-36
• 3.2.3 求出 β36
• 3.3 算例36-39
• 3.4 小结39-40
• 第四章X型宽尾墩底板冲击压强规律研究40-49
• 4.1 底板破坏原因分析及研究现状40-42
• 4.2 Y型宽尾墩底板冲击压强研究42-43
• 4.3 X型宽尾墩冲击动水压强研究43-44
• 4.4 工程水力参数介绍及动水压强数据统计与回归分析44-47
• 4.4.1 各工程水力参数介绍44-45
• 4.4.2 动水压强数据统计与回归分析45-47
• 4.5.实例计算及误差分析47-48
• 4.6 小结48-49
• 第五章 X型宽尾墩后消力池底板脉动压强特性研究49-54
• 5.1 影响宽尾墩脉动压强的因素浅析49
• 5.2 各影响因素对脉动压强具体影响分析49-53
• 5.2.1 上下游水位差对脉动压强的影响49-50
• 5.2.2 单孔流量对脉动压强的影响50
• 5.2.3 下游尾水深度对脉动压强的影响50-51
• 5.2.4 宽尾墩体型对脉动压强的影响51
• 5.2.5 消力池长度对脉动压强的影响51-52
• 5.2.6 尾坎高度对脉动压强的影响52-53
• 5.2.7 运行方式对脉动压强的影响53
• 5.3 小结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2.展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 作者简介60-62
• 附件 1：三种抛物线形断面收缩水深的直接计算公式62-70
• 附件 2：三种抛物线形渠道共轭水深的显式计算公式70-80
• 附件 3：抛物线类渠道共轭水深的直接计算公式80-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 尹进步;梁宗祥;郑治;卢红;;与宽尾墩联合使用的消力池底板压强特性试验研究[J];水力发电学报;2011年04期

2 刘永川;宽尾墩消能塘在安康水电站应用中的水力学问题[J];水利水电技术;1987年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张发茂;反拱水垫塘底板缝隙流场三维数值模拟及底板结构非线性静力分析[D];西安理工大学;2009年

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本文编号：278029