台阶式溢流坝跌落水流时压强特性研究

当台阶均一的台阶式溢流坝在跌落水流流态时，台阶面上的脉动压力主要由跌落水舌影响，台阶水平面上压强均大于竖直面。由于水舌掺气，时均负压主要集中在台阶竖直面自台阶凸角至台阶凹角3／4的台阶高度范围内；受到跌落水舌在台阶水平面上的冲击，时均正压则主要集中在台阶水平面凸角水舌跌落处附近。台阶竖直面上的脉动压强强度远小于台阶水平面，而台阶水平面上的脉动压强强度则集中于水舌跌落处。     

台阶式溢流坝后消力池压强特性

本文通过物理模型试验,研究了台阶式溢流坝在3种坡度下消力池底板上的时均压强、峰值动水压强、脉动压强强度及其形成的特点,提出了计算时均压强的经验公式。研究表明,时均压强、峰值动水压强和脉动压强强度最大值出现在水流冲击消力池底板处,位于x/hk=1.2～2.5,其值随泄槽坡度和流量增加而增大,时均压强的yp/hk最大可达5.4,脉动压强强度可达其相应时均压强的80%,峰值动水压强与时均值的比值可达5～8倍。压强最小值位于x/hk=2.5～5.1之间,时均压强偶会出现负值。脉动压强优势频率在冲击区为4Hz～8Hz,水跃区2Hz～5Hz,跃后区一般在2Hz以下。     

台阶式泄水建筑物的消能分析

应用重力相似准则,对台阶式泄水建筑物的消能进行了系统的模型试验研究.结果表明,当坡角θ=5.7°～60°,相对临界水深hk/h≤3以内,跌落水流、过渡水流和滑行水流三种流况条件下的消能率基本相同,其消能率随相对坝高(hdam/hk)增加而增大,随坝坡变陡而减小.台阶段消能率与消力池消能率之间的关系为,随坝坡变陡,台阶段的消能率逐渐变小,消力池的消能率逐渐增大,也就是说,台阶段和消力池之间的消能率之差随坝坡变陡而逐渐加大.台阶高度对消能率影响很小,大约只有1%左右,消能率随流量增大而减小.     

低气压环境中的挑流水舌动水压强实验研究

随着我国高坝建设的发展，西部高海拔地区低气压环境下的高速水流特性对高原建坝提出了新的挑战。本文采用实验的方法来研究环境气压变化对水舌挑距和水垫塘内动水压力特性的影响，为高海拔地区建坝提供技术指导。研究发现减压使水垫塘中的动水压强增大，气压降低10 kPa，时均压强最大可达3.9%，脉动压强最大可达5.5%；同时在低气压环境中水舌的挑距受到水舌在空中掺气扩散的影响，由于模型和原型相似律的原因，空气阻力对水舌挑距的影响在模型和原型中有所不同，但环境气压降低，空气密度和空气阻力减小，水舌在空中的掺气也会减少，即水舌扩散程度降低，低气压下水舌更加集中。     

与宽尾墩联合使用的消力池底板压强特性试验研究

压强分布规律是决定消力池底板能否稳定的一个主要因素。本文通过水力学模型试验测试结果,对与宽尾墩联合使用的消力池底板时均压强与脉动压强分布规律进行了研究,研究发现,池底板时均压强可沿程分为冲击区、跳跃区和恢复过渡区,冲击区一般水流可能承受动水压强作用,且不同水流条件下,动水冲击压强会出现不同的变化规律,跳跃区时均压强会随着冲击区动水压强增加而减小。脉动压强变化一般主要集中在冲击区,且脉动压强会随着尾水深度及尾坎高度的增加而减小,随着消力池长度的增加而增加,采用X型宽尾墩后,脉动压强可能比采用Y型宽尾墩减小大约20%以上。     

大坡度台阶式溢洪道中的水翅现象

水翅是大坡度台阶式溢洪道在流量较小时出现的一种水流现象。模型试验表明:当斜坡角度为40°~60°时,水翅几乎存在于整个跌落水流范围内,甚至持续到过渡水流。随着溢洪道底坡的增大,水翅流量变化范围变小、高度增加;但是随着台阶尺寸的减小,流量变化范围缩小、高度降低;水翅的落点处,台阶面上压强明显增大。     

台阶式泄槽洪道的水力特性和设计应用

台阶式泄槽溢洪道的显著特点是沿溢流面的消能率大大提高,从而可免或极大地缩短溢洪道末尾所需消能工的尺寸,台阶水道还可用于水处理工厂,促进空气中的气－水交换和有机质的挥发,参阅国内外资料的基础上,本文对台阶溢洪道发展现状,流态和水力牧场生,以及台阶溢洪道的设计应用做介绍。     

双江口心墙堆石坝动力特性的振动台模型试验研究

本文通过进行不同地震动输入的振动台模型试验,研究模型坝的动力特性及其变化规律,并通过土石坝振动台模型试验相似率推算了原型坝的动力特性.研究表明:(1)对于一次振动,模型坝各测点所得自振频率及阻尼比基本一致,表明坝体具有大致固定的振型;(2)随台面激励峰值加速度的增大,自振频率明显降低,而阻尼比增大;(3)自振频率及阻尼...     

台阶式泄槽溢洪道的水力特性和设计应用

台阶式泄槽溢洪道的显著特点是沿溢流面的消能率大大提高,从而可免除或极大地缩短溢洪道末尾所需消能工的尺寸。台阶水道还可用于水处理工厂,促进空气中的气－水交换和有机质的挥发。参阅国内外资料的基础上,本文对台阶溢洪道的发展现状、流态和水力特性,以及台阶溢洪道的设计应用做了介绍。     

溢流式水电站厂房结构动力特性研究

本文以蜀河水电站厂房为例探讨溢流式厂房结构的动力特性,建立蜀河水电站厂房结构大型有限元计算模型,对厂房各部位的自振特性进行全面的分析;根据泄洪表孔水力学试验测得的脉动水压力,进行水力激振作用下的厂房结构动力时程分析,研究厂房结构的动态响应。计算研究成果为厂房结构优化设计和改进抗振特性提供理论依据。     

鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场的三维数值模拟

本文采用κ-ε双方程紊流模型，针对复杂曲线自由水面和边界条件，分别引入适用于分层两相流的流体体积分数（VOF）模型求解曲线自由水面和非结构网格来划分三维计算区域，成功地对鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场进行了三维紊流数值模拟，得到了溢洪道沿程的自由水面位置，速度大小而分布，阶梯面上的压力，流场的紊动动能和紊动耗散率分布等重要流场特性，尤其是各种特性参数沿溢洪道宽度方向的变化和分布，利用上、下游的水深和流速计算了阶梯溢洪道的消能率，对阶梯溢洪道的紊流数值模拟研究做了一些开拓性工作。     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速沿程变化研究

台阶溢洪道是目前热点的研究方向。台阶流速是重要的水力参数,为研究台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速水力特性规律,本文将将台阶式溢洪道流速与对应光滑溢洪道流速对比,引入台阶相对流速的概念。通过对26.57°、32.01°、38.66°和51.3°四组不同坡度,0.5m~2.0m不同台阶高度台阶式溢洪道进行试验研究,探讨了阶顶过流断面平均流速、相对流速与流程长度、单宽流量、台阶高度、坡度、相对消能率之间的关系。台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速与流程长度、单宽流量、相对消能率呈较为复杂的曲线关系,而相对流速和这些参数表现出良好的线性关系。单宽流量、台阶尺寸、坡度对相对流速有较大影响,单宽流量大,同一流程断面相对流速小;台阶高度高、坡度大,台阶相对流速大。相对流速和相对消能率也表现为良好线性关系,同一相对消能率,单宽流量越大,相对流速越小,对水流的阻力作用减弱。     

基于平面布尔运算的重力坝3D有限元建模

使用六面体生成重力坝网格模型,边界协调工作复杂费时。针对此问题,本文提出一种基于平面布尔运算的三维网格划分方法。该方法从典型截面出发,经过布尔运算生成结构包络面并在其内部保留浇筑仓、结构缝等结构特征。对此包络面划分生成的二维网格内部协调,由其扩展生成的三维网格边界协调。通过编制程序实现该方法,不仅免去了实体建模的步骤,更使网格划分过程自动化。该方法为某大型重力坝提供了六套高质量网格,将其应用于施工期的仿真计算实例进一步表明了所提出方法的有效性。     

高拱坝整体稳定地质力学模型综合法试验与数值分析

大岗山拱坝地质构造复杂,影响拱坝整体稳定的岩脉、断层、节理裂隙众多,针对工程地质特点,采用整体地质力学模型综合法试验与三维非线性有限元相结合的方法进行研究,对坝址区地形、地质条件,包括岩体、岩脉、断层、节理裂隙等主要地质缺陷的特征进行物理和数学模拟,分析坝体及基础变形特征,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,得出拱坝及坝基综合稳定安全度为5.0 ～5.6(试验值)、5.6 ～6.0(计算值),以此评价工程的安全性,提出加固处理建议.     

胶凝砂砾石坝模型试验突变理论破坏判据

地质力学模型试验是研究胶凝砂砾石坝(cemented sand-gravel dam,CSG坝)安全稳定性的一种研究方法,但在试验中,模型的变位位移比较微小、倾覆趋势不易捕捉,并不能精确地判断出试验中模型受压破坏的区间及其超载安全系数(模型破坏时的极限安全系数)。针对这一问题,本文通过开展CSG坝复杂地基条件下地质力学模型试验,得到了坝基内部应变、坝体下游面位移及坝体表面应变等数据,判断出模型的超载安全系数Kp在4.6～6.2区间内;为得到模型精确的超载安全系数,首先运用突变理论对模型试验数据进行四次多项式拟合,后将结果代入模型失稳判别式,得到了模型的超载安全系数K_p的精确区间为6.0～6.2。本文解决了困扰CSG坝地质力学模型试验中超载安全系数精确性的问题,对CSG坝后续的推广、发展和应用起到了积极的作用。     

大坝坝基水质监测的认识与建议

大坝蓄水运行后，水-岩-坝间的物理化学作用突出，坝基水质的形成即是作用的产物。坝基水质特征既反映出渗流状态，又是岩石及帷幕、混凝土性状发生变化的标志，因而坝基水质监测对大坝安全运行至关重要。通过对拾余座混凝土大坝坝基水质的调研，提出坝基水质监测的必要性，以及定期、不定期应监测的内容。