挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究 Experimental study on hydrodynamic loads of the pervious slabs in plunge pool.pdfVIP

第2期 水利水运工程学报 No．2 ANDENGINEERING 2012年4月HYDRO-SCIENCE Apr．2012 挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究 许翔，杨敏 (天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室．天津300072) 摘要：结合具体工程模型试验．研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响．结果表明：在采用透水底 板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下，不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响，同 时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系，并根据试验的实测数据提出了本工程上 举力的预测公式文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势，可努同类工程中透水底板的 设计与施工提供一定的参考． 关 键词：水垫塘；透水底板；上举力；开7L率 中图分类号：TVl35．2 文献标志码：A 近几十年来，我国的水电工程建设取得了举世瞩目的成就，尤其是高坝设计与建造技术更是位于世界领 先水平，但由此产生的消能防冲问题却日渐严重．目前，我国水能资源的开发主要集中在西北、西南地区的黄 河与长江上游，而在这些地方修建水利工程都要面对流量大、泄流功率大、水头高、河谷狭窄的问题．其中由 于高水头带来的高流速问题十分突出．藤下泄功率巨大又使得大坝的消能任务相当繁重，这给大坝下游河床 的消能防冲设计带来了极大的挑战，使之成为大坝建造的关键技术难题之一…． 为解决以上问题，目前在高坝特别是高拱坝的设计中常采用表孔、中孔联合泄流，对下游一定范围内河 床进行混凝土衬砌防护，同时在下游适当位置修建二道坝，形成水垫塘，进丽达到消能防冲的目的，确保大坝 安全”“．目前，按体型可将水垫塘分为两大类：一类是梯形复式断面衬砌防护，简称为平底板；另一类是反 J，该型式可很好地利用天然河床的形状，将底板做成与河床形状相似 拱形复式断面底板，简称反拱底板【5’7 的拱形．利用拱形的力学特点，提高了底板自身的稳定和安全。然而这些方法有时仍不能发挥很大作用甚至 只是事倍功半．因此，近年来有学者建议，采用透水底板即在水垫塘底板上设置连通底板上下表面的透水孔 这一新型结构形式。来降低作用在底板上的动水压力．本文通过具体工程模型试验，结合前人的研究成果，分 析了透水底板不同开孔率对上举力及不同位置的底板动水荷载豹影响． 1 工程概况 重庆市梅溪河渡口坝水电站为混合式引水发电工程．最低建基面高程470m，坝顶高程578．7田。最大坝 高108．7m．挡水建筑物为抛物线型变厚双曲混凝土拱坝．泄水建筑物由3个溢流表孑L组成，孔口尺寸为 12．0mXl3．0 3130．0 840，0 trl3／s；校核洪水为1000年一遇(P=O．1％)，相应下泄洪水流量Q=3m3／s：消能防冲设计流 880．0 m3／s．消能建筑物采用水垫塘消能，水垫塘长 量为30年一遇(P=3．33％)，相应下泄洪水流量Q=2 176，80m，底宽41．0—44。8m不等，底高程自大坝至二道坝分别为480．0，474．0和479．0m．底板厚3m，水 收稿日期：201l一06—30 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：许翔(1988一)．男，江西乐平入．顼士研究生，主要从事术工水力学研究 E-mail：xuxia_192193@163．com 万方数据 16 水 利 水 运 工 程 学报 2(112年4月 m，顶宽3m， 垫塘末端设二道坝，二道