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1、一九八二平第二期南京林产工业学院学报 JOURNAL OF NANJING TECHNOLOGICAL COLLEGE OF FOREST PRODUCTS 高水头漂木道水工模型试验研究*突文学韩宽成赵风起吴吏苟、(林机系摘要本课题从木材流送的角度研究高水头单漂7(力过坝的技术条件。.Nu 3 198 2 水工模型是按1/25缩尺击IJ做的。采用电传感器量测了漂木对黑木道撞击的频率和强度，测定了从5%至13%坡度的漂木道的水深和流速。在模型试验中研究了高出u更加糙的漂木过产生渗气水流的原因。对棋理j驼的主要过和做了电视3Kf束。本文给出了7(头高50米的漂木近的适宜坡度和适宜的巾=j条件，Jf
2、n对龚嘴II.!.抽漂木道的改造提出了建议。一、前 - 木材过坝是木材流送生产过程中的一个重要环节。近年来通过生产实践、工程设计和试验室的研究工作，找到了一些行之有效的木材过坝方式。归是，对于高水头条件下单漂流送的木材过坝、问题，至今尚未做过充分的研究。本课题以阳川省大渡河龚嘴电站为对象，研究高水头条件下单漂流送水力过坝的有关技术问题。费咀电站位于大渡河中游，电;也装机容量为70JfKW，最大;t1J!高85.5米，最大水头55.3米，坝顶长447米，为钢筋混提b吾力坝。坝、左侧设有溢洪道和漂木道。iful洪道宽2米4孔，单宽流量166米，吕/秒。漂木道为j度槽式，宽9-6米，长371米，纵坡
3、为l:l%，51入流量为105米31秒。电站坝体建成后，设想通过植洪道过木，由f溢洪道丁;守主长能产生了页想的Hii流，木材在坝、下撞击，造成的材积损失为通过量的5.27%，其价值损失为7.l3%。为减少过本造成的损失，水电部成都勘测设计院会同四川省有关方面于1977年至1980年在龚嘴电站现场组织了漂木道过木的原型试验。在各试试验中曾对漂木盖加糙齿的形式进行多次改造，f日草木i且来此文由本课题负歪人卖文学执笔。水工模型试验工作是在南农林产工业学院木材水运研究室进行的，木材水运研究室张钧斐、戴福林、张光丰、张拖新、金主龙、f王志民、唐位兰、张大中，四川省林业设计院吴光华，大渡河水运局刘明i五、
4、袁甫成参加了部分工作。-J84一过漂术道之后，造成的材和、阳失仍有3.84%，r-t价fQ损失为4.02%。鉴于I二述忻况.根据林业部下达的J5$1嘴也站法水边改造的i监制先L卦，找们在龚嘴电站illiJ了JjJ.功踏勘往l参加出木道原型观测之后，对漂木道过木造成木材损失的原因进行了分析，认为，造成漂木损失的主斐原因盐:1、摆木在电jl扫与马人字加槌齿的撞击，2、漂木在弯道段对漂木道侧壁的撞击z3、漂木道出口不畅，在出口处黑木与漂木自捆撞击。通过1/25的漂木道水王模型试验，证实了上述分析的LE确忡。二、试验研究方法及设备本课题的任务是从木材流送工艺学的角度，研究有关漂木道工艺设计和运行的技术
5、条件。水工模型设计以重力相似定律为准则，模型缩尺为1/25，属定性试验研究。模型试验的测试编组条件见表1、表20水工模型试验场地总体布置皮漂木道模型平、剖面图凡图1、图2。变坡系列试验的模型设计工艺图见图3。在模型试验中，采用了电阻应变片测试漂术对漂木道各部结构的撞击，以光电示波器记录撞击信号，计算撞击频率，换算撞击力值。应变片结构及其安装位置见图4。用多点浪高仪测量漂木道内的波动水深，通过光电示波器记录各量测断面水深的变化，计算各断面的水深。用秒表及特;IJ的模型原木测量漂木在漂木道内的运行速度。其它水流及水力学现象通过摄影或电视录像观测记录。襄1蛮坡系列试验及酶坡加快试验测试编组条件变引入
6、流量(米3/秒)1 | 测化及测次槽底降坡后漂木道! 组|耳漂本道坡EEr%)I备注 编子I“I.o=-h，y_/U40 60 1100 150力l陆应加长(米). 可俨d JC 无无无y已顺齿无无 +无 十元|漂木道宽9米，上下!i带水位差瞅，漂木强度50一70根/分，!每测次投放原木2000l根 ，i昆合长度，比f:f=O.75-0.85。变坡-1 变坡-2变坡-3变坡-4变坡-5变嗷-6d RJVFO q“。，“I1 10 1/ 1/1 + 降坡-113-9.卜21 I 2 降坡-2 1310-7.5-4 1 2 降坡-313二10-9.5-3.8!十+ 改-513 i +i十十唱SLn
7、d79 1且111 I 2 I 5 1 1 2 2 D 120 120 60 0 组了 泪罔 3保 、内2段 、线1亘齿一坡上糙一降在加一一185一表Ed变加糙|漂木道流量漂木道!原木|出口曰:想度化形式JqMZ/S)河道流量Q(M3j的宽(M)1长度i条件陀UZV漂木比重l 细、因l二十一一一一-一一寸一立二二l一一一测次 叫编号号iEZMoi叫:我:如1862:2叫00阳;叫2125lzyziZP:;一+ 1+ + + + + + I + I + + 14!挥挥辨郁1古甜i肖且姑在睦吉黯完碍毫黠皇蔬蔬运首!吨1.除漂F一抖 撞击。观测出口流态。(改4旦夕外卡，丁二一广一一;-I溢洪道流量皆
8、观察河道流量增犬及!+ + 十!+I +11/1/1/ /.2下游水位升高对出口!由后水管机 ! l j l i l i i ! | | i J 流态的影响。i水。1 i l l : : 1 i ! | l i |Jl i l ! 检一验击示道中发生一井2.Q = 4000 +1 +1 + + :+.+ + !/ / 5垛现象的频率。MjS测次采丁一r-丁 1-1-1- ，Xl却不同点三牛仔照下游水深局 + i I + !十+ I + i+i i+ 1+/ /)/ / 3 下，漂木道内各断面部模拟，非实 水深、流速的变七-“._.-.-l 二一一一一一IO际流量。 见测出口平台加高， :+i/
9、;/i/(/l5l左侧边墙补齐之后对; 出口条件的影响。+ 1 I + + I 民垛掉加糙齿之后gi,-,-I 改一1的对比。rl | ! i J 观察啪“和侧挡(+1/1/ /1/ 4板对漂木的影响。 I 出口改宽为9米之后;+ 1+1+1 + 3对出口流态及原木运 I I厅的影响。. i j l : | ! !验溢洪道断面出流;i+!+ +i l/l/!/!2i与后水管出流的制IJ:主备的自i式.“HHJ 币以件 试测及组编试测.L 漂-1漂二10;Jrf可-写17J飞U漂6iH曲回J+ + 十+ 十十十+ 改-11+ + + + , + + 十+ + + + 十+ +十十1+ 十斗-改2
10、肘示.)i:._:“改-3改-4F - 乞3卢卢志 M 因 昏式 转 型曾三s 告益?三 酣 睡 宇扭 转 融AL ，节型、d 聪i h-3 “ 、-SB- H Jti:OvZ;。 116绵阳m.二t.f。G .r;r.悉。因思叩陷罪，皆姻壮聪叶叫树Af叫且时机因飞一181一、何、.-、J模型t例1:2; 丁矿产立LJ11问旬旬lz4Ef !.;r气断面8圳曲6断面4协“1面2 一一一十一a 一一-，-e a 一一-+-I-一斗-a J 囚1电L j此古tH示志坡度变换系列试验模型工艺设计图图3应变11应变片尺寸及安装位置因图44 应变片力Ct主糙齿土的位置U -去弹，撞击后的位置iIJ/平坦
11、位置1: 2(。?一二切 寺姐Ir1FT 二豆应变片尺寸1冒-、水工模型试验研究成果分析采用电阻应变片检测了漂木对漂木道各部结构撞击的频率和力值。据示波器记录的电测资料分析，每3000根漂木通过漂木道对0.3米Z面积上的加糙齿的撞击次数平均为200次。各测次中测得的撞击力的最大值为800-3000公斤。取消加糙齿之后，做了对比试验，其结果是z漂木对情底的撞击次数比对糙齿撞击的次数减少了一半，1il.撞击力伯却增加了一倍。据此，可以确信，漂木对加糙齿的撞击是jiE成漂木材积损失的重要原因之。关于漂木对原漂术进结构撞击的电测资料见表30 在变坡系列试验中，我们对各种不同的引入流量和各种不同坡度条件
12、下漂术对漂木道槽底的撞击做了测试。测试结果表明z在引入流置一定的条件下，撞击的频率是与漂木道的坡度相关的，坡度越大，撞击的频率越高。相关曲线见图5。在降坡试验中测试了漂木对漂木道各段槽底的撞击。经过降坡、去齿之后，漂木与漂木道槽底撞击的机率是很小的。撞击电测信号记录纸带式样见图601 .漂木对漂木道撞击电测资料成果分析n 各111 非nw 树图5(l撞击“频韦与坡度相关曲线 2 .漂木遭产生渗气现象的原因分析龚嘴电站漂木道在运行过程中发生水流渗气现象。从原型过木试验中可以明显地观察到三股翻花水。漂木潜底运行。在1/25的漂木道水工模型中，呈现了漂木道原型中的三股翻花水。根据多次的观察和分析，我
13、们认为，三人字形的加糙齿是产生翻花水平n惨气现象的原因。由于水流渗气，动浮力降低，漂木擦j点运行必然要与高40厘米的加陪齿发生撞击。在变坡系列试验中组织了对比试验，在试验中可以ifi楚地观察到气温发生的整个过程，取消糙齿，则渗气现象完全消失。这个对比试验证实了二人字形加糙齿是产生渗气现象的直接原因。从图7中可以看到漂木道水流中的大量气也。从i黑木道侧窗中观测到的气;包发生过程通过电视录像做了记录。a.出口平台高程与水流衔接条件的关系在本课题第一阶段T们巾，观察到漂木在lJj口流态与出口平台相对于下游水位的位置有关。)tT单漂流迭的木材、;事才(J巨11日(lJ水沈阳接方式以波状rU流为好。在发
14、生过没式水跃的情况下，漂木不能顺利tl1j ，造成凉水之间的白相撞击，因此应避免这种衔接方式。我们认为漂木道出口平台商程应榈应F流送期下游河i茸的市水位。在1号嘴电站的情况下F当出口平台高程设在476.6米，引入流垂在60一150米:j秒、河道流E在2000至3509一189一SC-16去门下底下底z侧2 3*J ll排|/ / / / 586 / I / / 174 108 142 / I 187 / I 117 ! / i 284i/ 146 / 1121 / I 108 ./ I 96 / 90 i / 90 ! / / / 1619 / l f ,/ / / / 备测次、测点的“撞击“
15、次数统计表费3i问。iM川MTfr 非户。85 106 100 130 319 154 29 134 98 131 m/ 261 319 118 1863 155 141 86 205 432 144 186 142 113 岛川/毗m53 59 113 225 75 民U户。由3Aqruh可dqa1AqJ性哼t626562308/99 A411咛141iqat-A，唱InhVFDEUAnEEddaqa户OEURUEd二it/9川65544“6/川川旧二yTJr/引川人fdF川川W3一非一2300752879土-6气/42/3865M出8口-口一/山川川俨-/口口A “ 1非,HHMJ -t 付alt:J -勺/A哇-/、，一/-J门巴而/vm146 明l!ii!EFjz / 1 384 / J7 / ! / / I / / I 192 / 125 / I 516 / I 337 / 591 / I 311 / I 619 / / / / / 246 / / 246 246 t m肌hJA-i j -Jl l, ,Ajt 2925机150 156 142 上I38 36 42 ., :;7 .) RUEdnhuORUA日 ?“7“4巧tnF咱i205
