水垫塘结构形式问题探讨

全混凝土衬砌水垫塘造价较高,后期维护工作量大,因此有必要进一步探讨水垫塘其他可能的结构形式。水垫塘在泄洪工况时,底板各处所受的冲击动水压力和上举力是不同的,水舌冲击点下游侧(水跃漩滚区)的底板受力最大,上游侧底板受力很小,可考虑采用部分混凝土衬砌水垫塘方案;另外在地质条件较好的情况下,还可考虑不衬砌水垫塘预挖冲刷坑加二道坝的消能防冲布置方案。对以上两种方案可行性的初步探讨,可供相关工程参考。     

挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究

结合具体工程模型试验,研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响.结果表明:在采用透水底板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下,不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响,同时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系,并根据试验的实测数据提出了本工程上举力的预测公式.文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势,可为同类工程中透水底板的设计与施工提供一定的参考.     

超短型水垫塘底板块上脉动上举力试验研究

基于瞬变流理论模型，本文在1:110的构皮滩工程超短型水垫塘消能布置的整体模型上，利用测力传感器详细地量测了不同泄流工况下，水垫塘底部不同位置处底板块上的脉动上举力，获得了脉动上举力的统计资料，分析了水垫塘底部不同区底板块的受力特征，为水垫塘底板块的设计与防护提供了科学依据     

有关溢洪道衬砌板块厚度设计的探讨

脉动上举力是导致消力池或水垫塘底板发生揭底破坏的主要原因之一.在设计溢洪道衬砌板块的厚度时必须考虑脉动压力的作用.该文对脉动上举力的形成进行了理论分析和推导.得出板块所承受的瞬时最大脉动上举力的表达式.并据此给出衬砌板块的设计厚度公式,通过与实验结果等的比较,认为这一结果是合理的.     

有关溢洪道衬砌板块厚度设计的探讨

脉动上举力是导致消力池或水垫塘底板发生揭底破坏的主要原因之一。在设计溢洪道衬砌板块的厚度时必须考虑脉动压力的作用。该文对脉动上举力的形成进行了理论分析和推导。得出板块所承受的瞬时最大脉动上举力的表达式。并据此给出衬砌板块的设计厚度公式．通过与实验结果等的比较，认为这一结果是合理的。     

白山水电站水垫塘底板块脉动上举力试验研究

在1:35的白山水电站水垫塘消能布置的整体模型上, 利用测力传感器详细地量测了不同泄流工况下, 水垫塘底部不同位置处底板块上的脉动上举力, 获得了脉动上举力的统计资料, 分析了水垫塘底部不同区底板块的受力特征. 模型计算结果与基于瞬变流理论建立的预报公式计算结果十分吻合. 为水垫塘底板块的设计与防护提供了科学依据.     

挑跌流水垫塘内流态结构控制参数与冲击压力变化规律实验研究

为了探求更简单合理的水垫塘设计控制参数，本文通过实验研究，系统观测了不同来流条件和水垫深度条件下，水垫塘内的流态特征和冲击压力的变化规律，提出了表征挑跌流水垫塘内淹没冲击射流流态结构的控制参数，揭示了影响淹没冲击射流对水垫塘底板冲击压力的主要因素，并建立了经验关系式，可为水垫塘消能防护设计提供实验依据。     

小湾水电站坝身泄洪消能布置优化研究

攻关课题主要研讨小湾水电站拱坝泄洪消能布置。通过量测分析衬护水垫塘底板的时均动水压力和冲击压力、水流脉动压力、电站尾水波动等来优选坝身泄水孔口听体形和布置，同时注意避免水垫塘内形成强回流而产生低压区和挑流水股搭接、入水角太大所导致的水垫塘底板冲击压力过大等问题。体形布置优化后，各项指标均能很好地满足设计要求。     

阿尔塔什水利枢纽水垫塘水动力特性及底板稳定性研究

为研究阿尔塔什水利枢纽工程的消能效果,基于1∶50水工模型试验研究了水垫塘的动水压强、上举力的分布规律、幅值特性,并对水垫塘底板高程进行了优化。研究表明,时均压强、脉动压强在桩号0+080—090之间出现峰值,最大上举力、脉动上举力均在桩号0+110附近出现峰值;消能防冲工况1—4中,A列6~#(1~#表孔中线、桩号0+110)板块最大上举力达到18.67×9.8 kN/m~2,存在安全风险,建议对该板块及其周边板块加强防护;工况2(消能防冲,1#表孔+中孔泄洪)中线冲击压强达到15×9.8 kPa、脉动压强最大达到9.65×9.8 kPa,最大上举力、脉动上举力峰值分别达26.21×9.8 kN/m~2、4.58×9.8 kN/m~2。降低水垫塘底高程,可以有效降低上举力,有利于底板稳定;水垫塘底高程降低3 m后,工况2最大上举力、脉动上举力峰值分别降至16.69×9.8 kN/m~2、3.51×9.8 kN/m~2,降幅分别为36.3%、23.5%。     

溢流孔分流齿坎对水舌形状及水垫塘底板冲击压力的影响

为了研究分流齿坎对水舌形状和水垫塘底板冲击压力的影响，在七表孔八深孔的泄洪拱坝模型试验中，对采用大差动带分流齿的溢流表孔的水舌形状和水垫塘底板冲击压力进行对比性试验。测量了单孔泄洪时齿坎对水舌形状和落水区域的影响，并研究了表孔和深孔联合泄洪时不同分流齿坎设置方案对水舌空中碰撞效果及水垫塘底板承受的冲击压力的影响，推荐了合理的齿坎布置方式。试验结果表明，采用中间表孔设置齿坎和边侧表孔不设置齿坎的整体布置形式，可以提高碰撞消能效果，减小水垫塘底板承受的最大冲击压力。     

高坝水垫塘底板上举力特性与预测方法

基于几个高坝水垫塘底板稳定性模型试验研究结果，给出了底板最大上举力经验预测公式以及上举力沿水流方向的分布范围．同时也得出时均上举力与脉动上举力大体上各占50％的结论．文中所述成果可用于类似工程水垫塘底板稳定性的评估．     

阿尔塔什水利枢纽水垫塘消能方式选择

以新疆阿尔塔什水利枢纽泄洪建筑物为研究对象,通过1∶50水工模型试验比选消能方式,对比研究了采用平底板水垫塘方案下的塘内水动力特性和采用护坡不护底方案下的水垫塘冲刷形态。通过脉动压力与上举力的分布,推测了水垫塘的可能破坏范围;通过流态分析和冲刷分析,对挑坎体型进行了优化。不同型式挑坎对水垫塘的冲刷影响的比较分析表明,优化后的挑坎能够起到调整水舌和冲坑形态、减少坡脚冲刷的作用,经优化后该工程水垫塘采用护坡不护底的方案是可行的,并可供类似工程参考。     

白山水电站消能塘底板厚度的确定

消能塘底板主要承受动水荷载、自重及扬压力，其稳定条件主要取决于作用在底板表、底面上的动水压力、扬压力及自重等。消能塘底板在射流冲击下，底板块在冲击区受到较大的冲击压力。文章介绍了白山水电站消能塘结构布置、底板厚度的确定以及底板稳定的计算。     

窄缝消能工水力特性对比分析研究

以某大型水电站为例,基于RNG κ-ε和VOF相结合的数值模拟方法,对不同方案的窄缝消能工下游水垫塘内流态进行了对比分析研究,并与试验结果进行了对比,吻合较好。研究结果指出:(1)体型Ⅰ(3股纵向水舌消能方案)和体型Ⅱ(2股横向水舌+1股纵向水舌消能方案)条件下水垫塘内流态具有一定差异,但对水垫塘底板的冲刷效果基本一致;(2)两种体型条件下底板冲刷均由2~#表孔泄洪导致,而1~#和3~#表孔泄洪主流受到两侧回流及水体顶托作用下潜深度较小;(3)水垫塘首部基本为静压区,水垫塘桩号0+280 m下游底板压力较大,为主流冲刷区,2~#表孔下游为冲刷重点防护区域,而1~#和3~#表孔泄流方式对水垫塘底板冲刷较小。研究结果可为窄缝消能工的设计方案对比提供借鉴。     

水垫塘底板稳定水力要素的试验研究及数值模拟

以已实施sk拱坝为研究背景,通过模型试验从泄水建筑出口体型优化的角度对影响水垫塘底板稳定的水力要素冲击压力P进行分析。研究表明,通过优化泄水建筑出口体型,可以使入射水舌在空间更加分散,从而达到减小消能塘底板压力的效果。通过数值模拟对水垫塘底板压力分布及允许值、失稳位置进行研究,物模试验和数模分析均表明最不利板通常位于水舌落点之后,由于表底孔全开联合泄洪,底孔泄流时在一定程度上抵消了表孔泄流对于底板的冲击作用。     

糯扎渡水电站水垫塘护坡不护底试验研究

 通过水工模型试验,对糯扎渡水电站溢洪道水垫塘护坡不护底方案进行了可行性研究。在水垫塘平底板（护底）情况下,根据测试出的时均压力、脉动压力和上举力分布分析了底板及边坡的稳定性,以及可能破坏的范围;在水垫塘护坡不护底情况下,研究了各泄洪工况下水垫塘底部及坡脚的冲（淘）刷形态,最大冲（淘）刷深度;在此基础上,分析了水垫塘坡脚淘刷原因,提出了水垫塘的优化布置体型,即扩宽 水垫塘并加设护坡台板。试验结果表明,优化后的水垫塘采用护坡不护底方案是可行的。     

阿尔塔什水利枢纽水垫塘边坡稳定性试验研究及数值模拟

通过阿尔塔什水利枢纽水工模型试验,分析了其水垫塘护坡在6种工况下的脉动压力、上举力的分布规律。结果发现,护坡受水垫塘横向涡旋影响,使脉动压力作用范围较广,1#表孔、2#表孔、中孔全开泄洪时,随着上游水位的升高,脉压峰值向下游偏移,且峰值逐渐增大,校核水位时脉动压力达到最大;随上游水位的升高,最大上举力总体呈增大趋势,单位面积最大上举力峰值为5.36×9.8 kPa,位于右岸X/L(各测点相对于护坡长度的位置)为0.63位置,且各工况下脉动上举力最大值均出现在X/L为0.63位置。水垫塘边坡衬砌在动水压力作用下存在上浮和倾覆两种主要的破坏形式,通过模型试验与数值模拟结合的方式对两种破坏形式进行分析研究,结果显示,边坡衬砌满足安全要求,不会发生上浮和倾覆破坏。通过模型试验计算分析水垫塘检修工况下的边坡稳定性,结果表明衬砌满足安全要求,不会发生失稳破坏。     

高坝下游反拱水垫塘的水力特性分析

为解决峡谷区高坝下游消能问题,坝下消能区采用水垫塘集中消能,本文论述了反拱底板形式水垫塘内流态、压力分布及消能方面的水力特性,并结合实际工程进行了应用分析。     

水垫塘底板稳定性控制指标的探讨

基于几个高坝水垫塘底板水力模型试验研究，对稳定性控制指标进行了探讨。从脉动压强、上举力和冲击压强之间关系的角度，得出了冲击压强所表示水动力荷载的量化指标。文中所述成果可用以评价类似工程的底板稳定性并作为设计依据。     

某拱坝泄洪表孔体型优化试验研究

针对不同泄洪表孔出口体型方案下的水垫塘消能效果进行了对比研究,分析了各体型方案下的消能效果,从水垫塘底板冲击压强、出水垫塘的水流流速等方面对消能效果进行了评价。通过数学模型试验对雾化的强度和范围进行了比较分析,并从中选取最优的体型应用于工程设计,提高了水垫塘的消能效果,这对工程的安全运行十分有益。