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喀麦隆洛姆潘加尔大坝堤岸上游游离板的计算与确定

比亚座右铭弗雷德里克1, Ndzana Benoit2和Asonganyi Defang Nkafu Austin3.

1大学Yaoundé I,理学院,物理系,PO BOX: 812,喀麦隆。

2国家高级工程学院Yaoundé,电气和电信ACL实验室,P O BOX: 8390,喀麦隆。

3.Mekin水电开发公司(HYDRO-MEKIN)邮政信箱:13155 Yaoundé -喀麦隆。

通讯作者:
比亚座右铭弗雷德里克
大学Yaoundé I
物理系科学系
邮箱:812,喀麦隆。

收到:27/05/2013;修改后:22/06/2013;接受:04/07/2013

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摘要

本文旨在展示为确定喀麦隆Lom pangar大坝上游干舷(上游最高水位与堤顶之间的高度差)所做的计算。堤岸被海浪淹没可能会影响它的使用寿命,因此有必要验证坝顶的高度,以保护它不受水位最大增加的影响。

关键字

干舷,放风,取水,起浪。

简介

洛美潘加尔位于喀麦隆东部地区洛美河和潘加尔河的交汇处,距首都Yaoundé以东约420公里。喀麦隆洛美潘加尔水电站项目的发展目标是提高水力发电能力,减少萨纳加河水流的季节性变化,并增加电力供应。[78]。

干舷评估的目的是提供必要的保证,防止因以下原因引起的溢顶:风起和浪起、沉降、滑坡和地震运动、某些结构的故障以及设计、施工和操作中的其他不确定性。我们的文章感兴趣的是由于风的设置和波浪的上升,相对于坝顶。

在这些情况下计算干舷必须考虑两种现象:

-由风引起的水位上升,这是一种类似于潮汐的现象,

-深水中由风产生的波浪的外观,h/L > 0.5, h为水的深度,L为波的波长。

当波浪冲击大坝上游时,由于波浪中的动能转化为势能,我们有助于水位的上升。这种波高的增加被称为波升。

干舷f定义为坝顶高度与坝顶上游波浪所能达到的最大高度之差。后者被定义为给定波高(H)的风的设置(S)和波的上升(R)的总和。

最小干舷的定义

我们在计算时考虑了许多构型[1]。后一种考虑将考虑以下不同的参数。

-洪水回归的时间

-水塘内风的强度

-开启的水闸数目。

engineering-technology-phenomenon-caused-wind

图1:由风引起的现象模型

下表显示了在路堤大坝的情况下研究的不同配置。

engineering-technology-minimum-freeboard

表1:堤防坝最小干舷计算

定义和假设

最小干舷评估所需的基本参数如下:

-取回,

-风速

有效获取

这段距离代表了大坝与有风的海岸之间的距离。引入有效取回的概念是为了考虑以下现象:

-风向,在大多数情况下是未知的,

-水库边界不规则。

这里用来确定有效获取的方法是基于USACE [56]。为了使水库暴露更大的部分,我们假设最长的一段水是垂直于大坝的方向。这个长度称为有效取力,记为Fe。

有效的取力方法假定风以余弦的10次方方向扩散,从波谱的最大频率开始,并考虑到大坝边界之间的距离Fi每100次。

有效取值计算如下:

Eqaution情商1

F:与角αi相关联的大坝水库边界的分离距离。

α与距离F相关的全部角度= -9, -8,…,0,1,2,…,8,9)

计算了坝体中心某点的有效取力。

engineering-technology-dam-reservoir

表2:大坝与水库的距离及有效水位的计算

风速

由于没有任何水坝现场的风速数据,USBR建议地球上的最低风速值为每小时80公里[4已经被采纳。不过,我们将对风速的敏感性进行研究。

为了计算的连续性,我们假定波浪有足够的时间达到它们的最大高度,并且在大于一小时的风周期内,始终可以验证波浪高度的条件。

计算方法

波高的计算依赖于深度很大的假设,即波传输的99%的能量集中在L点处的水高度上w/2,其中Lw是波长。

干舷的计算采用了综合不同参数的方法,例如:

-项目现场水上的风速,

-大坝的性质:大坝支持波浪上升取决于它是如何压实的,

-大坝上游的坡度和粗糙度,

—有效获取的值。

波浪高度的计算

浪高被定义为风速和有效Fetch的函数。

以下公式是根据USACE的建议[4]:

Eqaution情商2

Eqaution情商3

Eqaution情商3

:

UA风因子定义如下:UA = 0.71× (Vw1.23(理学硕士-1]

Hs波的有效高度[m]

T波周期[s]

Fe有效取力[m]

Vw风速定义为水面上25英尺的范围[m.s.-1]

Lw深水波长[m]

波的特性

在大深度假设下,风产生的波没有相同的高度。在海洋和水库中进行的暴风雨期间的措施表明,波浪谱的特征如下:

H定义为波浪的平均高度除以最高波浪的百分比。之前计算的有效高度Hs定义为位于上三分之一的波浪的平均高度。我们可以看到表3在美国,有13%的波浪高于这个高度。一旦计算出有效高度,就有可能确定给定波高的发生频率[3.]。从历史上看,我们通常在重要的高度工作。

engineering-technology-wave-spectrum

表3:波谱特征

计算风引起的水位上升高度

水位的平均上升是风吹的结果。水位上升的数值由Zuider Zee公式计算(Fell et al., 1992 [2]),如下所示:

Eqautioneq5

:

Vw风速[Km/h]

Feff有效取力[Km]

φ使直线与风向[0]的夹角

D取线沿线储层平均深度[m]

当Z674.5 m喀麦隆地理水位(CGL),大坝脚趾处的水位高度约为45m。在随后的计算中保留了30m的平均深度。

坝体波浪爬升计算

路堤大坝案例

波浪的冲击高度是水位上升和升势高度R在深水中与波高H相关的组合。

R/H的关系可以用的算盘来确定图2(Fell等人,1992年[2]),这使我们能够区分上游斜坡有抛石,从而引起更大的能量耗散(目前的情况)的不透水斜坡或弱透水斜坡(由泥土制成的,并剥夺了上游保护)。

engineering-technology-wave-run-up-height

图2:确定波的助跑高度

对于相同的坡度和相同的下游坡面,不同的R/H比值对应不同的H/L比值w可以采取。

碾压混凝土(RCC)大坝案例

当波浪遇到垂直面时,前者所传输的能量以湍流的形式消散,而剩余的能量则转化为势能,从而引起波浪上升导致水位上升。

Iribarren的词性:Iribarren的词性:Iribarren的词性:Nogales的词性:3.) (1949):

Eqaution扩音器

结果

上游工作面附近水位的最大标高由下式定义:

f = S + R eq8

地点:

S为风力设置[m]

R是波的助跑[m]

对80Km/h ~ 120Km/h的风速进行了敏感性研究

表4和表5综合了红土回填路堤和过渡石填筑路堤的研究结果。

engineering-technology-Laterite-Embankment

表4:红土路堤填筑量3.5/1 -计算干舷

engineering-technology-Transition-embankment

表5:1.5/1处的过渡路堤-干舷计算

表6综合了碾压混凝土坝的计算结果。

engineering-technology-RCC-dam-Calculation

表6:碾压混凝土坝干舷计算

结论

对于每一种考虑的配置,预期最小干舷的标准表1所有水坝都受到尊重。

因此,我们得出结论,结构的波峰是足够高的,以抵御任何风险,由反复上升的波在波峰。

参考文献

全球科技峰会