消力池底板混凝土磨蚀智能检测与数值仿真

作者：王皓冉; 谢辉^*; 陈永灿; 刘康; 李正文; 李永龙

来源：清华大学学报, 2023, 63(07): 1095-1103.

DOI：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.022

• 消力池
• 磨蚀
• 混凝土
• 水下机器人
• 骨料暴露比
• 水力分析

水工混凝土磨蚀损伤是造成消力池破坏的主要原因，长期发展会对水利枢纽汛期行洪安全产生威胁。该文采用自主研发的水下机器人(remotely operated vehicle, ROV)对消力池底板磨蚀损伤进行了全面探测，根据骨料暴露比(aggregate exposure ratio, AER)量化表征磨蚀损伤程度，阐明了消力池底板磨蚀分布规律，并通过三维数值模拟进一步分析了消力池水动力要素对底板混凝土磨蚀的影响。结果表明：AER能有效反映水工混凝土磨蚀损伤情况，消力池前段及尾坎附近区域底板磨蚀破坏程度较高。高流速及尾坎附近的淤积回流作用是消力池底板磨蚀的重要因素，水跃漩滚区水气掺混效应减缓了磨蚀破坏，消力池前端无明显负压区，但流速较大，容易产生磨蚀等问题。研究成果对消力池的安全运行与结构评价具有显著的应用价值与推广意义。

• 单位
  清华大学; 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室; 清华四川能源互联网研究院