二塘沟水库导流泄洪洞水力特性及体型优化研究

发布时间：2020-07-29 16:03

【摘要】：导流泄洪洞是水工结构中常用的泄水建筑物。在实际工程中,导流泄洪洞常受地质、地形、工程结构和工程枢纽整体布置、施工和运行等条件的限制,其体型设计形式也随之发生变化。导流泄洪洞体型设计形式对泄流的流态、水力特性等有较大影响。因此,为得到较为合理的设计结果,通过物理模型试验和数值模拟,对导流泄洪洞进行优化研究,最终得到导流泄洪洞合理体型设计方案。论文通过查阅大量文献、理论分析研究、物理模型试验、数值模拟,针对导流泄洪洞水力特性等研究要点,以实际工程二塘沟水库导流泄洪洞作为依托,全面分析了分别在导流度汛期与蓄水期不同水位下的流态、水面线、压强、流速等,经过两次体型优化后得到合理方案。本论文研究成果及结论主要体现在以下几个方面:(1)全面阐述了水工结构导流泄洪洞研究的理论基础和国内外相关领域研究现状,包括导流泄洪洞水力特性现阶段研究方法、消除泄水建筑物空蚀破坏的最新研究进展、国内外相关领域研究可借鉴经验等。(2)在分析二塘沟水库工程枢纽布置概况、地质地形条件的基础上,结合初步设计方案,构建水工模型,目的是判断原设计方案是否能够满足水力特性要求。结果表明原设计方案流态较差、消力池段产生远驱水跃等。(3)从原设计方案模型试验结论与修改建议出发,优化导流泄洪洞体型设计,减小抛物线段曲率,降低消力池段底板标高,目的是优化泄流流态、防止产生空化水流。结果表明经过两次优化后,流态得到明显改善,底板及壁面压强值较大,发生空蚀破坏的概率降低。(4)针对导流泄洪洞模型试验得到的合理方案,利用数值模拟软件,采用RNG Kε模型,使用VOF自由表面追踪法对其抛物线段、消力池段等进行二维数值模拟,结果表明数值模拟结果与物理模型试验结果基本一致。本研究课题为二塘沟水库导流泄洪洞体型设计提供了理论依据,有效的保障了水利枢纽工程的正常施工,实现了后期水库正常运行。同时可以为同类工程优化设计提供较为可靠经验支撑。
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV651.3;TV135.2
【图文】：

导流泄洪洞,纵断面图

导流泄洪洞纵断面图

模型库,进水口,比尺

1:30 缩放且相应的其它物理量比尺关系及数值见表 2.2 所示。表 2.2 模型试验各物理量比尺表几何比尺 30流速比尺 =.5.477流量比尺 =.4929.503压力比尺 = 30时间比尺 =.5.477粒径比尺 30糙率比尺 = 1.7632.3.2 模型制作范围模型截取范围的原则为：模型横向在保证最高水位等高线的同时留有适当的安全超高；纵向必须保证流态与实际一致，降低尺寸变化的影响。模型布置如图 2.2、2.所示。

导流泄洪洞

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