功果橋過水圍堰水力學(xué)教育范文

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1監(jiān)測內(nèi)容及測點布置

為了取得過水圍堰過流時較為理想的水力學(xué)原型監(jiān)測成果，了解圍堰安全運行狀態(tài)，確保安全度汛與施工安全，脈動壓力、流速的觀測布置在2個監(jiān)測斷面，1-1斷面位于圍堰中部，2-2斷面靠近右岸。共安裝了3支流速儀和2支脈動壓力計，用于測定相應(yīng)位置的流速及脈動壓力。電纜用鍍鋅鋼管保護(hù)，沿護(hù)坡底部統(tǒng)一引至進(jìn)水口道路處集線箱內(nèi)。本次功果橋上游過水圍堰水力學(xué)監(jiān)測具體布置如表1。

2監(jiān)測方法

功果橋上游圍堰過水期間，水尺、流態(tài)采用人工讀數(shù)及攝像，滲透壓力采用WV-102A弦式讀數(shù)儀，流速和脈動壓力采用中國水電科學(xué)研究院研制開發(fā)并經(jīng)多次水力學(xué)原型觀測檢驗的DJ800多功能水工數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。DJ800型多功能監(jiān)測系統(tǒng)是由計算機、多功能監(jiān)測儀器和各種傳感器組成的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，能對多種物理量進(jìn)行準(zhǔn)同步采集，例如水位、波高、脈動壓力、拉力、流速、溫度、應(yīng)變以及模擬電壓等。系統(tǒng)的軟件大約占6M內(nèi)存空間，在MS-DOS環(huán)境下運行，數(shù)據(jù)采集是巡回式的。取得一個測點的數(shù)據(jù)，大約需要40μm的時間，包括選中通道號、模擬轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送等時間。采集頻率隨著測點數(shù)量的增加而降低，系統(tǒng)設(shè)定的最小采集時間間隔為1ms。

3監(jiān)測工況與監(jiān)測成果

3.1監(jiān)測工況及內(nèi)容功果橋上游圍堰過水的水力學(xué)監(jiān)測存在兩大特點：一是各項監(jiān)測內(nèi)容及數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，可實施同步監(jiān)測；二是監(jiān)測數(shù)據(jù)多，技術(shù)要求高，采集儀器及采樣頻率必須滿足不同監(jiān)測參數(shù)的需要。基于此，對監(jiān)測組織工作提出了很高的要求。首先，在過水期間為了獲得完整、連續(xù)、同步的觀測數(shù)據(jù)，分別設(shè)立了4個監(jiān)測小組在4個觀測點（上下游圍堰左、右岸各設(shè)1個監(jiān)測點）實施24h監(jiān)測，從而保證了各參數(shù)監(jiān)測及數(shù)據(jù)的同步性，確保了各項數(shù)據(jù)間的相關(guān)性；其次，考慮到過水期間監(jiān)測組次及測點多，監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，后處理及分析工作任務(wù)十分繁重，故以4個監(jiān)測小組為主體，在后方組建了資料整編組，以便及時進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。具體監(jiān)測于2009年8月15日實施，實時上游流量最大4830m3/s，水位為1265.0m。觀測內(nèi)容及工況詳見表2。

3.2監(jiān)測成果

3.2.1脈動壓力從表3可以看出運行工況I、II情況下上游圍堰堰面的壓強監(jiān)測成果，其特點：一是作用在消力平臺上的脈動壓力隨流量變化而變化；二是在同一工況下，最大壓強與最小壓強相差不大，表明作用在消力平臺上的水流相當(dāng)平穩(wěn)。

3.2.2底流速各測點流速監(jiān)測成果見表3。從流速的分布可以看出：一是堰面上流速隨上游水的流量增長而增長；二是第一測點的流速大于第三測點流速，表明進(jìn)過消力平臺對水流的消能，流速明顯降低；三是在基坑蓄水之后，第三測點流速趨于穩(wěn)定。

3.2.3滲透壓力監(jiān)測成果見表4。從表4可以看出：一是堰體內(nèi)各測點滲透壓力隨上游水位變化而變化；二是堰體內(nèi)不同深度測點的滲透壓力不同；三是各測點滲透壓力遠(yuǎn)小于各測點所處位置的實際水壓，表明堰體工作狀態(tài)良好。

4監(jiān)測結(jié)果

圍堰過水期間，通過對過水水位、滲透壓力、溫度、流速、脈動壓力等項目實地監(jiān)測，取得了大量的第一手觀測資料，從資料整理分析結(jié)果，可得出以下結(jié)論：（1）溫度—時間過程線基本上呈一水平線，沒有突出變化，表明堰體內(nèi)混凝土不會因溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致堰體變形。（2）從水位—時間過程線可以看出，從過水開始至結(jié)束，曲線呈拋物線狀，符合自然規(guī)律。（3）從滲透壓力—時間過程線可以看出，滲透壓力曲線與水位曲線具有相似性，表明滲透壓力處于正常情況。（4）導(dǎo)流洞進(jìn)口處水流比較穩(wěn)定，在小流量下泄時由于橫向流速較大，左岸分流墩上會有局部的繞流現(xiàn)象發(fā)生；上游圍堰堰前水流穩(wěn)定，堰面水流平穩(wěn)；過堰水流在流量增大后，流速明顯增大。（5）從流速—時間過程線可以看出，流速曲線與水位曲線也具有相似性，表明流速符合設(shè)計要求。（6）脈動壓力隨著水位的穩(wěn)定趨于穩(wěn)定且值不大，表明在消能平臺中未形成大的渦旋，對堰體發(fā)生空蝕的可能性較小。

5監(jiān)測評價

（1）對瀾滄江功果橋水電站上游圍堰雙重消力平臺堰面壓力、流速和堰體滲透壓力的綜合監(jiān)測成果表明，在上游圍堰設(shè)置消力平臺，可有效地緩解高水頭對堰體的沖刷，臺階上的壓力及流速明顯降低，說明在堰面上設(shè)置消力平臺是經(jīng)濟合理的。（2）通過對堰體內(nèi)的滲透壓力觀測結(jié)果表明，采用沙礫石或石渣填充、用塊石做護(hù)坡、用混凝土面板保護(hù)，能有效防止?jié)B流，并起到截流作用，具有重要的技術(shù)創(chuàng)新性。（3）監(jiān)測成果證明，功果橋水電站采用膠凝砂礫石護(hù)坡和混凝土楔型護(hù)面板施工，即可加快工程進(jìn)度，又可節(jié)省工程投資，有著極為重要的技術(shù)價值。（4）DJ800系統(tǒng)操作簡單，并有很強的數(shù)據(jù)處理功能，能繪制波形圖、玫瑰圖、頻譜圖、斷面圖及等值線圖等，還能打印波高、峰谷值、平均值、最大值、最小值和瞬間值，也能對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和濾波，宜于推廣應(yīng)用。

作者：王曉慧 楊利 單位：太原工業(yè)學(xué)院電子工程系