高拱坝泄水垫塘衬砌稳定性研究

对窄河谷、高拱坝、大流量坝身泄洪挑流消能水垫塘的防冲安全及其混凝土衬砌优化设计问题作了全面研究,结合小湾工程采用局部水工模型试验研究了小湾工程水垫塘衬砌块的抗冲稳定性,提出了应用瞬变流和震荡流理论研究衬砌冲刷破坏机理、建立新的设计模式的新概念,讨论了水垫塘衬砌设计模式的有关问题,并对该工程的设计提出了具体建议.     

小湾水垫塘水力特性及设计优化研究

小湾拱坝坝身泄洪消能的技术难度已达世界当前最高水平，其水垫塘的优化设计亦是工程中的一大难题。本文通过承担完成国家“八五”科技攻关项目课题研究任务，在对小湾坝身泄洪消能布置方案进行水力模型试验的基础上，应用二维和三维紊流数学模型对多层和多股淹没射流水垫塘流动特性进行了数值模拟，对水垫塘三元流速场和壁面脉动压强的水力特性进行了实测研究；通过对多层射流入流方式的优化计算和实验验证，提出了“１＋１＜１”效应的新观点和最佳入流方式。用人工掺气方法，研究了掺气射流特性，得出了水流掺气可导致时均压强减小，脉动压强增大的结论。文中还讨论了小湾水垫塘采用全面混凝土衬砌的必要性，并对水垫塘底板高程、长度及体型提出了新建议。     

高坝下游水垫塘内典型流态演变问题探讨

为揭示高坝泄洪消能机理及水垫塘防护措施，系统地研究了水垫塘内的流态特征。根据高坝下游水垫深度的不同，塘内水流呈现自由冲击射流、淹没冲击射流和面流三种流型。结合二滩、小湾等工程试验资料，本文给出了不同流态之间转变的实用判别条件。     

国内外高拱坝泄洪消能布置综合分析

本文总结分析了国内外８０个高拱坝（泄量Ｑ＞２０００／ｓ）的泄洪消能布置经验，提出了一种综合通用的拱坝泄洪消能布置的分类方法；经对典型工程进行分析研究认为，通过泄洪消能布置的优化，可提高坝体的泄流能力及下游水垫塘单位水体消能率的指标，以减少岸边工程或水垫塘本身的造价；结合小湾工程的分析，认为可适当提高小湾坝体及单洞的泄流能力，减少一条岸边泄洪洞。该经验总结为目前及今后高拱坝大泄量工程的泄洪消能布置设计提供可借鉴的经验。     

小湾工程水垫塘优化布置的试验研究

运用紊流射流理论、基层冲刷平衡深度理论和放大岩块法，对“九五”科技攻关子题：“小湾工程水垫塘优化布置动床模型试验研究”进行了详细、深入和系统的试验研究，认为小湾水电站水垫塘在现有泄洪布置和基岩抗冲流速１０￣１２ｍ／ｓ的前提下，采用“护坡不护底”方案不仅是可行的，而且将产生显著的经济效益。通过基岩冲刷，改变二道坝高度和水垫塘边坡的系统试验研究，并结合水力计算和分析，提出了一种优化水垫塘体型－勺型水垫     

配重式滑模在小湾水垫塘边坡施工中的应用

滑模施工是水利水电工程中一项高效、低廉的混凝土施工技术。小湾水垫塘工程边坡衬砌在借鉴国内外面板混凝土滑模施工工艺和方法的基础上,对滑模结槐及施工工艺进行了部分改进,有效提高了边坡混凝土施工进度和质量,取得了良好的技术经济效果。     

不同衬砌形式水垫塘水工模型试验研究

水垫塘作为下游河床消能的防护结构,其自身在宣泄高速水流冲击下的安全性尤为重要,也是水垫塘消能防冲研究的关键。水垫塘底板破坏的主要原因是冲击动水压力(冲击压力和脉动压力),即形成向上的上举力,依托阿尔塔什水利枢纽工程左岸泄洪系统,分别对水垫塘底板衬砌出现的最大上举力和不衬砌时底板抗冲刷能力进行水工模型试验,通过试验为选择设计方案提供数据支撑,提出采用水垫塘底板衬砌的设计方案。     

高坝挑流掺气水舌对水垫塘动水压强的缩尺影响

应用动量积分法，导出掺气水舌的一维扩散方程，用龙格库塔法求解，得到掺气水舌在水垫塘中扩散的流速分布，表明增大水舌掺气量会使水舌在水垫塘中的扩散流速衰减加快；分析得到掺气对水垫塘底板动水压强的缩尺影响的估算公式。对前苏联拉得任水垫塘原型观测资料进行验证计算，并对小湾工程、溪落渡水垫塘掺气缩尺影响进行了估算。研究表明比尺为100-150的重力相似模型中，水垫塘底板动水压强缩尺为λ△p=1/3-(λφ)^2。     

水垫塘设计问题探讨

全混凝土衬砌的水垫塘造价较高,后期维护量大,因此有必要进一步探讨水垫塘的其它可能的结构方式。本文对无底板水垫塘、局部衬砌水垫塘以及二道坝采用过水堆石坝等问题的可行性进行了探讨。     

小湾水电站坝下水垫塘动水冲击压力问题研究

通过对小湾水垫塘多方案整体、局部模型，动、定床试验研究，探讨了其动水冲击压力与冲探的关系，以及动水冲击压力允许值问题。     

小湾工程增大坝身泄量减少一条泄洪洞方案的试验研究

本文论述了小湾水电站减少一条泄洪洞的泄洪消能布置型式的选择，认为减少一条泄洪洞是可行的，采用三套泄洪设施和优化确定的水垫塘型式及二道坝位置是适合的。     

小湾水电站泄洪建筑物布置优化研究

小湾水电站最大泄流量为20700m^3/s，最大水头约225m，泄洪功率高达46000MW。小湾工程河谷窄、坝高、泄量大，经各设计阶段的多方案比选研究，泄洪消能布置采用5个坝顶溢流表孔、6个坝身中孔和左岸一条泄洪洞，坝后设水垫塘和二道坝，坝身设2个放空底孔的泄洪建筑物布置方案。各泄洪消能建筑物在联合泄洪或单独泄洪情况下，既能达到良好的消能效果，又能保证运行安全稳定。     

二滩水电站坝下水垫塘的水力设计

二滩水电站采用坝身泄洪、水垫塘消能方式。本文用模型试验、计算分析和工程类比的方法,对坝下水垫塘的水力设计问题进行了探讨,结果表明,溢流拱坝下游水垫塘的设计是经济合理的,可以满足坝身泄洪消能的要求。     

窄缝挑坎在高拱坝深孔中的 初步应用研究

在锦屏一级水电站（拱坝坝高305 m）整体水工模型上将窄缝挑坎应用于高拱坝泄洪深孔,对窄缝挑坎体型参数选择和布置进行了试验研究。试验结果表明,窄缝挑坎应用于高拱坝深孔,可以获得窄长下泄水流流态;边墙压力测量结果显示,深孔采用窄缝挑坎后边墙无负压出现,但在窄缝收缩起点附近存在压力增大;射流水舌在水垫塘内纵向扩散效果显著,水垫塘底板时均冲击动压分布相对常规挑坎时而言更加坦化,底板冲击动压差也大大减小,这对水垫塘底板稳定和减小射流冲刷有利.     

高水头大流量泄洪消能研究：“八五”国家科技攻关专题简介

本文扼要地介绍了国家“八五”科技攻关“高水头大流量泄洪消能研究”专题所取得的主要成果．根据小湾在可行性研究阶段所面临的一系列水力学问题，重点研究了泄洪消能布置及泄水建筑物体形优化，下游平衡冲深，水垫塘水力特性及体型优化，坝身泄洪引起的坝身振动，５０ｍ／ｓ级高速水流空化空蚀及减蚀措施，泄洪雾化影响及防护措施等方面的问题．并结合漫湾电站泄洪进行水力学方面的原型观测，为高坝建设积累经验．经过几年来的艰苦努力，取得了一系列突破性的科研成果，圆满地完成了攻关任务，其中大部分攻关成果巳为小湾设计采用．专题经专家鉴定为整体达国际先进水平，并有部分成果为国际领先水平．     

阿海水电站枢纽布置设计综述

阿海水电站工程枢纽由碾压混凝土重力坝、左岸溢流表孔、左岸泄洪冲沙底孔、右岸冲沙底孔、坝后主副厂房等组成,枢纽布置合理紧凑。碾压混凝土坝置于横向谷、砂岩与板岩互层状坝基岩体,横向谷互层基岩状对坝基防渗、坝肩边坡稳定有利。X型宽尾墩＋跌坎＋消力池的消能方式,能减小冲击和脉动,提高消能效率。     

杨房沟水电站泄洪消能设计

杨房沟水电站坝址河谷狭窄,洪峰流量大,枢纽最大泄洪功率为10 960 MW,在国内拱坝中处于较高水平.水电站泄洪消能采用“坝身表、中孔泄洪+坝下水垫塘”布置型式.文中通过方案比较,泄洪建筑物采用3个表孔和4个中孔的坝身集中泄洪方案,下游消能建筑物采用水垫塘+二道坝方案.表孔出口采用收缩型式、中孔出口采用收缩型式的宽尾墩.结合泄洪雾化分析,对水垫塘两岸边坡采用混凝土护坡、喷锚支护和排水孔等措施.     

利用FORTRAN编程进行水闸泄流计算应用

某一等枢纽工程设计洪水、校核洪水洪峰流量分别为59700m3/s、67100m3/s,峰高量大。为满足工程运行要求,泄水建筑物共设置了15孔泄洪闸、5孔冲砂闸和1孔围堰改闸。水闸堰型均采用宽顶堰,孔宽不同,堰顶高程各异。现有泄流计算程序多针对单一堰顶高程设计,本工程并不适用。多闸孔、多堰高组合水闸泄流计算是一件繁琐的工作,利用Fortran编写的小程序计算给实际应用带来了极大便利。本文介绍了程序编写的具体过程,并结合具体工程应用实例对程序进行了验证。