臺階式泄水建筑物水力特性試驗研究.pdf

1、臺階式泄水建筑物作為一種新型結構，在水利工程、城市景觀設計、河流防沙、魚道工程等領域受到世界各國同行的重視，但是其屬于水氣兩相流動，加之邊界條件復雜，至今還有許多水力特性尚未弄清楚，本研究對臺階式泄水建筑物的水力特性進行了系統(tǒng)的試驗研究，得到如下研究成果： 1作者首次分析了臺階式泄水建筑物在跌落水流和過渡水流條件下，產生挑射水流的機理、挑射水流的范圍以及和臺階高度及泄槽坡度的關系，探討了減小和消除挑射水流的辦法和途徑，提出了形成

2、挑射水流的最大和最小界限的經驗性公式。 2作者對臺階式泄水建筑物的流況進行了分類，提出了跌落水流、過渡水流和滑行水流的界限，這在國內尚屬首次。 3臺階式泄水建筑物(泄槽坡度θ=5.7°～60°)在各流況條件下，臺階段的消能率與泄槽坡度、來流量成反比、與相對壩高成正比。提出了計算躍前斷面和躍后斷面消能率經驗公式，該公式考慮了躍前斷面流線彎曲使消力池地板壓力增大的影響。當泄水建筑物高度和坡度一定時，臺階個數不影響消能率大小。

3、隨泄槽坡度增加水躍段的消能率增大。 4首次對作用在臺階式泄水建筑物(泄槽坡度θ=40°～60°)臺階豎直面和水平面上的時均壓強、最大瞬時壓強、最小瞬時壓強和脈動壓強強度進行了分析，結果表明，最大負壓出現(xiàn)在臺階豎直面項部范圍，最大正壓出現(xiàn)在臺階水平面水股沖擊點附近，臺階水平面上的壓強大于臺階豎直面上的壓強。試驗結果表明，在自摻氣條件下，作用在臺階面上的最小負壓和最大正壓，都在混凝土的允許范圍之內。 5臺階式泄水建筑物在自摻

4、氣條件下，初始摻氣位置隨流量增加向下游移動。所提出的摻氣位置經驗公式比較合理，與前人的研究結果很接近。 6在臺階式泄水建筑物泄槽坡度為40°～60°條件下，首次對臨界水躍長度與堰上臨界水深、躍后水深、躍前斷面壓力的關系作了研究，分別提出了經驗公式，并與光面泄槽水躍長度經驗公式做了比較。研究了自由出流和形成臨界水躍時，消力池水躍段的底板時均壓力，揭示了水躍段及其下游范圍內時均壓力的變化規(guī)律。 7首次提出了臺階式景觀設計中最