[发明专利]变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法

说明书

本发明公开了一种变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法，采用试验装置进行模型试验，试验装置包括减压箱，在减压箱内固定有密闭水箱和溢流水槽，在密闭水箱的出水口上连接有喷头，溢流水槽设有溢水坎，在溢流水槽的底板上设有测压孔，测压孔通过自平衡测压计与减压箱相连；通过调节抽水泵的流量和调节阀的开度来调节供水水头，通过调节减压箱内的气压来模拟变气压环境，通过调节喷头的俯仰角来模拟泄流的挑/跌流，通过自平衡测压计读数获得泄流冲击区涌浪的变化情况。本发明可模拟挑/跌流的泄流过程和不同海拔地区的气压环境，进行不同泄流方式和不同环境气压组合下的坝工泄流冲击区涌浪特征测试试验。

技术领域

本发明属于坝工水力学试验技术领域，具体涉及一种变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法。

背景技术

科学化的筑坝工艺为水能资源的高效开发利用奠定了良好的技术支撑。我国的高坝、特高坝相继建设运行，坝址区海拔高度存在差异，泄洪安全问题也非常突出。目前，国际通行的海拔划分标准为高海拔1500～3500米，超高海拔3500～5500米，极高海拔5500米以上。平均海拔高度5500米的高海拔地区的环境气压约为标准大气压的1/2。

高海拔地区的高坝，高速下泄水舌由于掺气扩散作用改变而存在水舌集中效应，形成的冲击区涌浪特征及衰减规律也会发生变化。坝工泄流冲击区涌浪是坝区两岸边坡安全设计和运行维护的基础水动力学指标之一。坝工泄流冲击区的涌浪直接影响坝区护坡板块的迎水面和背水面的渗流压力作用。渗流压力和脉动压力的耦合作用与边坡防护指标相关。因此，对于高海拔高坝泄流冲击区涌浪的测试有必要考虑环境气压的影响，需要一种变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法，该方法可模拟挑/跌流的泄流过程和不同海拔地区的气压环境，进行不同泄流方式和不同环境气压组合下的坝工泄流冲击区涌浪特征测试试验。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种变气压环境下坝工泄流冲击区涌浪模型试验方法，采用试验装置进行模型试验，所述试验装置包括减压箱，在所述减压箱上安装有密封工作门、通气阀和气压表Ⅰ，在所述减压箱的顶部设有与抽气装置连接的抽气孔，在所述减压箱上设有给、排水口和自循环抽水管，在所述减压箱内固定有密闭水箱和溢流水槽，所述密闭水箱的进水口与所述抽水管的出水口连接，所述抽水管的入水口与所述减压箱的底部连接，在所述抽水管上设有抽水泵和流量计；在所述密闭水箱的出水口上连接有喷头，在所述密闭水箱的顶部设有伸出所述减压箱的通气管，在所述通气管的伸出端上设有截止阀Ⅰ；所述溢流水槽的一端位于所述喷头的泄流下方，在所述溢流水槽的另一端设有较低的溢水坎，在所述溢流水槽的底板上设有多个测压孔，所述测压孔通过软管与自平衡测压计的下端连接，所述自平衡测压计竖直设置在所述减压箱的外部，所述自平衡测压计的上端与水平设置的集气管相连，所述集气管与抽气管和通气管分别相连，所述通气管通过截止阀Ⅱ与所述减压箱相连，在所述抽气管上设有抽气泵和截止阀Ⅲ；通过调节抽水泵的流量和调节阀的开度来调节供水水头，通过调节减压箱内的气压来模拟变气压环境，通过调节喷头的俯仰角来模拟泄流的挑/跌流，通过自平衡测压计读数获得泄流冲击区涌浪的变化情况。

所述密闭水箱为有压水箱，所述抽水泵为变频泵。

在所述有压水箱内设有稳流板，所述稳流板竖直设置在所述喷头的后方。

在所述抽水管上设有调节阀和水压表。

所述抽水管设置在所述减压箱的外部。

在所述通气管上设有位于所述减压箱外部的气压表Ⅱ。