小湾水电站泄洪洞抗冲耐磨混凝土施工综述

小湾水电站泄洪洞在泄洪时具有高水头、高流速、泄量大的特点,对混凝土冲刷力强,容易产生空蚀破坏.通过合理选择浇筑措施、优选配合比、有效的温度控制以及合理的养护,目前,泄洪洞各方面质量均满足要求,且未发现裂缝.泄洪洞抗冲耐磨混凝土施工及质量控制的成功,为减小泄洪洞过流面空蚀和抗冲耐磨提供了保障.     

高海拔地区台阶式溢洪道水力特性研究

为了探究高海拔地区台阶式溢洪道水力特性,对坝顶位于海拔 2 586.0 m,斜坡角度 θ=32° 的某大坝台阶式溢洪道进行了模型试验。通过改变来流流量,研究了 3 种不同工况下溢洪道台阶竖直面及水平面时均压强、水面线、流速、脉动压强等水力特性。结果表明:在 3 种试验工况下,台阶式溢洪道不仅具有较高消能率,而且不会发生空化空蚀破坏;溢洪道竖直面及水平面压力沿程为跳跃式分布;水深及流速在台阶溢洪道上达到某一值后,基本稳定。该结果可为高海拔地区的台阶式溢洪道优化设计提供参考依据。     

Tolerance of cavitation damages in developing requirements for spillway surfaces at the Irgana hydroproject

Basic information on the in-service tunnel spillway at the Irgana HPP, and also requirements for smoothing irregularities in its surfaces in contact with the flow are presented. A method is proposed for determination of requirements for the surface of the spillway with a tolerance for cavitation damages. Results of experimental investigations and analyses are presented.     

官地水电站大坝溢流表面聚脲抗冲耐磨弹性体涂层施工工艺试验研究

高速含沙水流对水工混凝土建筑物过流面形成强大的冲刷磨损、空蚀作用,是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害,因此历来备受重视。文章就新一代高性能聚脲抗冲磨弹性体材料对水工泄流建筑物的抗裂性、抗冲磨能力和快速易施工性,以及适合复杂环境下的施工工艺,结合现场试验进行了探讨,对于当前及今后兴建高水头水工泄洪建筑物表面抗冲刷层和耐磨蚀层防护具有重大意义。     

溢洪道底板空蚀发生位置及抗空蚀措施分析

以肯斯瓦特水利枢纽工程为例,通过水工模型试验,测试其设计水位工况下和泄洪消能标准水位工况下溢洪道泄洪时底板的流速及压力分布,并根据空化理论模型对其底板沿程空化数进行了计算。结果表明:可以通过溢洪道流速特性和底板压力分布来分析过流面的空化空蚀特点;在实际工程中,可采用优化过流面的体形、设置掺气减蚀设施、控制溢流面的不平整度以及使用抗空蚀材料等方法来防止空化和空蚀的发生。     

吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞水力特性试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞的水流流态、压力分布、流量系数等水力特性进行了研究,分析了在进水口溢流堰末端增设掺气坎对进水口及竖井内流态及通气孔风速的影响。研究结果表明:在溢流堰末端增设掺气跌坎有利于减小溢流堰面的负压、防止空蚀破坏、简化进口体型设计,且有利于泄洪洞的安全运行。     

Flow aeration on the operating spillway at the Sayano-Shushenskoe hydroelectric station

Conclusion Protection of the Sayano-Shushenskoe spillway from cavitation erosion is achieved by an aeration sill behind the radial gate and an aeration groove at elevation 35.25 m. The air content in the near-bottom layer (without consideration of its increase in the prototype) will be at least 6–8%, which is sufficient to eliminate cavitation erosion. As a consequence it seems possible to reduce the grade of concrete in the spillway with a strength of 400 kgf/ cm² to grade 300 kgf/cm². Protection of the upper concrete-hauling trestle from splashes is provided by deflectors. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 1, pp. 10–14, January, 1978.     

Effect of the design of a tangential vortex generator on the characteristics of the involuted flow and carrying capacity of a spillway

Conclusions An involuting device in the form of a tangential vortex flow generator is the basic element of a vortex spillway, which defines the carrying capacity, the degree of flooding of the shaft, and the current regime of the involuted flow in the diversion tunnel of the spillway. The procedure employed for hydraulic calculation of vortex spillways with the vortex flow generators under consideration makes it possible to determine rather completely all basic characteristics of the involuted flow and on this basis, assume a serviceable design for the spillway on the whole. It is obvious that the problem concerning the influence exerted by aeration in shaft spillways on the characteristics of the involuted flow (kinematic, hydrodynamic) and the hydraulic losses of the elements of the spillway will be the subject of future research. Moreover, there are no data sufficient for predicting the development of cavitation in vortex generators with different geometric parameters. At the same time, experimental cavitation-erosion investigations for conditions encountered at the Rogun vortex spillway, which were performed at the MGUP, indicated that the cavitation flare, which is disturbed from the edge of the vortex generator, is steadily closed within the flow and does not present a risk from the standpoint of cavitation erosion. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 2, pp. 24–27, February, 1999.     

新型裂缝修补材料在金沙江溪洛渡溢洪道中的应用研究

溪洛渡水电站的溢洪道受高速水流和气候条件的影响,混凝土过流面将产生冲磨、气蚀和碳化破坏,混凝土表面需进行涂装;溢洪道伸缩缝随温度变化而伸缩变化,使裂缝修补材料易出现破损、撕裂造成防护失效。为了解决溢洪道过流面伸缩缝的渗水及冲磨、气蚀、碳化问题,选新型CW680聚脲裂缝修补材料系统进行现场试验,经过近8个月现场应用,检测性能指标表明该材料具有优异的粘结性和裂缝修补能力,同时具有优异的抗渗性能和耐久性能。     

东风水电站溢洪道泄流分析

东风水电站溢洪道为明流滑雪式溢洪道.为避免产生负压和气蚀破坏采取了收缩式边墙,设置大挑坎掺气槽、贴角鼻坎等先进的消能、抗蚀、防冲措施.该文对此溢洪道的现场测试资料进行了全面分析,测试分析结果表明,通气孔及掺气槽的设置起到了保护渥奇段和反弧段的作用;贴角鼻坎解决了下游冲刷问题.     

聚合物砂浆在大坝溢流面混凝土修复工程中的应用

葠窝水库大坝由于施工缺陷和冻融、渗漏、汽蚀等破坏,溢流坝面混凝土严重剥落。在水库加固工程中,应用具有粘结强度高、干缩量小、抗裂性能强等特点的聚合物砂浆,对大坝溢流面混凝土剥落薄层进行修复,取得了良好效果。该工程在东北寒冷地区应用聚合物砂浆大面积、全孔段修复溢流坝面具有一定的创新,可供其它类似工程设计施工方案时参考。     

阶梯溢洪道水力特性试验及数值模拟

通过对阶梯溢洪道进行模型试验研究,验证了侧堰的过流能力,研究了典型断面流速、压力及水深在不同工况下的变化规律。试验结果表明:侧堰的过流能力满足设计要求,在各工况下,水深小于边墙设计高度,阶梯段各点空化数小于初生空化数,不会引起空蚀破化。根据原设计方案使用FLUENT对阶梯溢洪道进行数值模拟实验,并将数值模拟计算结果与模型试验结果进行对比分析,发现数值模拟计算结果与物理模型试验结果吻合良好,为深入分析阶梯溢洪道陡坡流场提供可能,同时,为体型结构优化提供技术保障。     

库什塔依水电站溢洪洞陡槽台阶式消能试验研究

库什塔依水电站溢洪洞采用了陡槽台阶式消能。为确定相对合理的台阶高度、体形,进行了溢洪洞陡槽段单体水工模型试验。试验结果表明,设置47个高度为1.0 m的台阶具有较好的消能效果;台阶面在各运行工况流态良好;台阶水平面在各运行工况下均为正压强,但台阶面的竖向面在台阶下游有负压强出现。采用在台阶进口处增加掺气设施可避免可能发生的空蚀破坏。     

泄洪洞反弧段下游侧墙掺气减蚀试验研究

龙抬头明流泄洪洞采用常规的底部掺气设施，容易在反弧末端下游附近侧墙处形成掺气盲区，从而导致该侧墙的空蚀破坏，反弧末端下游侧墙是龙抬头明流泄洪洞掺气减蚀设计的重点和难点。文中通过大比尺的模型试验，系统分析了侧墙贴角及边墙突扩两类反弧末端侧向掺气设施的水力掺气特性，试验表明，这两类侧向掺气设施均能有效消除反弧末端下游附近侧墙上的掺气盲区，达到减免侧墙空蚀的目的。     

隔河岩工程水力学安全监测技术及成果分析

 1998年汛期隔河岩水利枢纽观测部位为深孔、表孔 及消能工。其观测内容包括流态、时均压力、空化噪声、流速、雾雨。观测结果表明：该工程泄洪表孔、深孔、消力池及辅助消能工的各项水力学特性基本良好。泄水建筑物过流面、一级池两边岸坡均无蚀损，二级消能工上的消力墩、差动坎等均基本完好无损，但1998年2 月抽干检查发现消力池有局部磨损，左岸隔流堤护岸在1998年泄洪过程中发生局部坍滑。由于集中坝身泄洪，泄洪时雾化现象较严重，故须采取措施，以确保工程安全运行。将部分原 型观测资料与模型试验资料和计算值作了对比，总趋势和数值基本一致。     

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上，因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞，研究了反弧段边墙掺气问题，基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则，提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形，并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。     

构皮滩水电站泄洪表孔分流齿坎的空化试验研究

 高拱坝泄洪表孔增设分流齿坎可以改善下泄水流流态和水垫塘底板的压力特性,提高消能效率,但由此带来分流齿坎的空化问题。采用减压模型试验方法对构皮滩水电站泄洪表孔分流齿坎的空化特性进行了试验研究。试验成果表明：该处空蚀可能性较大,而修改方案中,此处空化强度明显减弱且未超过空化初生阶段。     

旋流喇叭形竖井泄洪洞水力学机理及应用

改变传统的防漩消涡观念，研究出一种带有潜水起旋墩的新型喇叭形竖井泄洪洞，在各种水头下均能产生稳定的空腔旋转流运动，用以消除溢流堰和竖井的负压，避免发生空蚀，同时提高泄洪洞的消能率。潜水起旋墩同喇叭形堰外缘的切线成小角度连接，其旋流运动机理是，当水流漫溢堰顶时，开始产生旋转流，而当水深超过起旋墩顶时自动扩大入流角度和加大泄量，在底层旋流的拖曳下作同步强力旋转流运动。所提出的设计理论和试验研究成果已应用到广东清远抽水蓄能电站的竖井泄洪洞设计中。     

三峡大坝泄水建筑物水力学原型观测与分析

三峡大坝泄水建筑物具有下泄流量大(102 500 m3/s)、泄洪落差大(97.3 m)、孔口数量多(22个表孔和23个深孔)、运行水头高(90 m)、库水位变幅大(135～180 m)等特点,其泄洪运行备受关注。采用现场原型观测手段,2003年以来历时十余年,系统观测了深孔135 m、156 m、172 m和表孔162 m、172 m特征库水位泄洪消能水动力特性,重点考察了水流流态、动水压强、水流流速、水流空化噪声、通气风速、水流掺气浓度、坝下冲刷等参数,获得了宝贵的原型系列观测数据,并与模型试验成果对比分析补充完善。观测显示,泄水建筑物过流面虽有初生空化信号但未见空蚀和泥沙磨损破坏,坝下消能区冲坑最深点高程20.8 m,折算其上游坡比1∶6,表明三峡大坝泄水建筑物布置总体是成功的。     

大中河水库导流泄洪洞龙抬头试验研究

龙抬头范围越大、水流越平顺、流态越好，但工程量越大。本文通过对“ ┑”型龙抬头试验研究、验证了避免水流急剧变化而产生空蚀的较有效的方法是：缩小中间闸门井的过流断面。在泄洪量不太大、边壁流速控制在混凝土允许抗冲流速内，可以在非常苛刻的条件下设计龙抬头，以缩小该段范围，为后期导流洞改建泄洪洞节省工程量及投资。