[发明专利]变气压坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数集测试验方法

说明书

本发明公开了一种变气压坝工泄流冲击区掺气‑雾化特征参数集测试验方法，采用集测试验装置，所述集测试验装置包括减压箱，在减压箱内固定有密闭水箱和水垫塘，密闭水箱的进水口与抽水管的出水口连接，抽水管的入水口与减压箱的底部连接；在密闭水箱的出水口上连接有喷头；在水垫塘上设有脉压传感器和掺气浓度仪，在水垫塘外部设有多个集测装置，集测装置设有支架，在支架上设有汇流板，汇流板倾斜设置，底部设有沿整个长度延伸的集流槽，在集流槽的下方设有与其连接的引流管，在引流管上设有降水测量仪，在支架上安装有雨滴谱仪、雾滴谱仪、风速风向仪、温湿度仪和气压计中的至少一种。本发明可用于测量多种气压下的多种掺气‑雾化特征参数。

技术领域

本发明属于坝工水力学试验技术领域，尤其涉及一种变气压坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数集测试验方法。

背景技术

水电站泄洪雾化伴生于水电站泄洪时段，对于水电站的安全运行有一定的危害性或潜在危害性。雾化形成的浓雾污染会对空气质量及地面交通等造成不同程度的影响；雾化形成的强降雨会危害山体等自然结构的稳定性，也会对人工建筑等的安全运行造成威胁。随着中国坝工泄洪设计管理运行的科学化发展，泄洪雾化问题的预测手段和防护措施逐渐趋向精细化。近期，受泄洪雾化严重危害的工程数量较上世纪明显降低，但仍有少数工程忽视雾化影响而存在安全隐患。比如，某面板堆石坝工程的主要泄水建筑物溢洪道，在某泄洪时段内(泄洪流量为设计流量的0.45倍)，位于其对岸的厂区发生了严重积水难排现象。此问题是由于对厂区的雾化雨时空累积效应预测、防护不足引发的。10mm和50mm对应于自然降雨，分别是中雨和暴雨的日累积雨量；而发生在雾化雨区域，通常是强雾化雨影响区的时降雨量。因此，应重视水电站泄洪雾化雨的防控，尤其是各种交通、洞口、厂房、以及办公区等专门防护区的抽排水系统设计。

水电站泄洪工程雾化雨研究的物理模型试验，主要测定雾化雨影响区域的定点雨强，通过绘制雨强等值线，结合雨强分区防护标准，指导雾化雨区的分区防护。当前此类模型试验的雨强测试多为点源测定，小雨强的测量方法主要是滴谱测量反算法和高分子吸水纸称重法；大雨强的测量仪器主要涉及量筒、量杯和雨量计。定点雨强测定雾化雨不能准确反映泄洪雾化防护专区的面源产汇流雨量。

水电站泄洪工程雾化雾的形成机理与自然雾存在一定差异，但当前研究以定性描述为主，对应的微物理场特征不明确。

泄流冲击区为强掺气区，也是雾化雨和雾化雾的主要雾源量提供区，该区域的掺气-雾化特征参数是深化研究坝工水气两相流机理的基础，加之不同海拔地区的高坝所处的气压环境不同，对坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数的影响也不同，因此，急需一种变气压环境下坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数集测试验装置，用于测量掺气-雾化特征参数，以促进泄洪冲击区掺气-雾化机理探索和科学防护技术的发展。

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坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数集测试验方法，可用于测量多种气压下的多种掺气-雾化特征参数。

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：一种变气压坝工泄流冲击区掺气-雾化特征参数集测试验方法，采用集测试验装置，所述集测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水垫塘，所述密闭水箱的进水口与所述自循环抽水管的出水口连接，所述自循环抽水管的入水口与所述减压箱的底部连接，在所述自循环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；在所述水垫塘底部设有多个脉压传感器，在所述水垫塘的侧壁上设有多个掺气浓度仪，在所述水垫塘外部设有多个集测装置，所述集测装置设有支架，在所述支架上设有汇流板，所述汇流板倾斜设置，底部设有沿整个长度延伸的集流槽，在所述集流槽的下方设有与其连接的引流管，在所述引流管上设有降水测量仪，在所述支架上安装有雨滴谱仪、雾滴谱仪、风速风向仪、温湿度仪和气压计中的至少一种。