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。     

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。     

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。     

高拱坝泄洪布置形式与消能防冲设计中的若干问题探讨

对高拱坝泄洪消能中的若干突出问题进行了综述与分析。针对其泄洪消能特点,探讨了解决消能防冲的基本途径,如坝身孔口布置及与之适当的坝下消能形式（水垫塘）。分析了水垫塘内水流结构与消能机理,从而要求水垫塘有足够的消能体积与水垫深度。提出了关于水垫塘体型设计的防护标准及底板防护措施的若干意见。     

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。     

金平水电站放空管水垫塘消能设计

介绍金平水电站放水管水垫塘消能的结构形式、水垫塘消能机理,通过水力学计算优化了放水管出流口的角度和水垫塘的结构尺寸。工程运行结果表明:放空管水垫塘较好地解决了高速水流的消能问题,相关水力学模型试验成果可给后期研究提供参考。     

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.     

高拱坝表中孔泄洪水垫塘水力设计研究与应用述评

本文论述了高拱坝下水垫塘设计目标，科研及应用现状，水垫塘消能控制工况。表、中孔各自单独泄洪与表、中孔联合泄洪的水流流态及动水压力。论述了水势塘允许动水压力，水垫塘的长度与二道坝的位置。在高拱坝大流量，大功率条件下．采用集中泄洪，集中消能的原则及体型优化措施后，获得较好的消能效果。     

宝珠寺水电站中孔利用导流明渠消力池作水垫塘的试验研究

本文根据宝珠寺水电站中孔单体水工模型试验,对布置在右岸导流明渠上的二中孔小挑坎挑流,利用明渠消力池作为永久性水垫塘的消能型式及其水力学问题,进行了探讨。并着重从水流流态、流速、压力、脉动压力等几个方面,研究了水垫塘的受力情况、掺气减蚀措施,提出了适合于该工程中孔的坎槽组合式通气槽体型。     

平底型与反拱型水垫塘动水荷载对比试验研究

水垫塘结构是影响高坝泄洪消能的关键,优化水垫塘底板型式对有效地增加底板稳定性和减小动水荷载至关重要.平底型和反拱型底板作为两种常见的水垫塘结构型式被业界广泛采用,但关于两者的动水荷载特性对比研究尚不多见.基于白鹤滩水电站1:50整体模型,采用物理模型试验的方法对比了平底型和反拱型水垫塘在时均压强和脉动压强方面的特性.结...     

水垫塘内淹没冲击射流中的大尺度涡结构及其特征

高坝下游水垫塘消能与防护问题目前尚未得到妥善解决。本文应用现代紊流理论的观点，对水垫塘内的复杂流动结构进行了系统的研究，对主射流区的大尺度涡体和壁射流区的紊动涡体的拟序结构进行了分析，从紊流力学的角度对脉动压力的起源及水垫塘内水体能量的转移与耗散做了机理性解释，为高坝下游水垫塘的消能与防护的进一步研究提供了理论依据。     

三河口水利枢纽泄洪消能工体型优化试验研究

通过水力学模型对三河口水利枢纽泄洪消能工体型进行了试验研究。结果表明:两底孔出口采用矩形不对称宽尾墩形成的窄缝体型,三表孔采用左、右表孔差动式齿坎与中表孔舌型鼻坎组合的优化方案具有表孔、底孔出口水舌上下分层、前后拉开、横向扩散的特点,从而改善了水垫塘内的水流流态,提高了消能效率,水垫塘底板所受动水冲击压力及脉动压力达到了设计要求。     

石门坎水电站水垫塘设计

石门坎水电站水垫塘作为消能建筑物的重要组成部分,运行时需抵御高速射流的冲击和紊流的脉动作用.根据地形、地质条件及运行方式,水垫塘采用倒梯形断面并设置了相应的止水、排水等措施.介绍了底板稳定设计的思路,指出:在高速水流作用下,裂缝贯通易造成严重后果,对于底板表层混凝土出现的裂缝应及时进行妥善处理;排水系统不仅可以有效减小...     

构皮滩水电站泄洪雾化及防护研究

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大, 枢纽泄洪消能采用坝身表孔与中孔碰撞、水垫塘内分散以及岸边泄洪洞挑流消能方式, 加之水垫塘岸坡较陡, 且消能区尾部及其下游岸坡为软岩, 故其泄洪雾化问题较为突出。招标设计阶段, 通过初步的泄洪雾化数值分析和边坡稳定计算, 并参照有关工程经验, 对水垫塘范围及其下游两岸边坡采取了混凝土护坡、喷锚支护和设置排水等综合防护措施。     

水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析

开发了能模拟复杂紊流的三维数学模型，编制了大型计算程序，针对拉西瓦水垫塘进行了数值模拟，揭示了水垫塘内速度，压力，紊动能及其耗散率的三维分布规律，获得了详细的水垫塘流态特性。研究了水流紊动扩主消能特性，反映出紊动和消能大量地发生在射流轴线附近，计算所得的底板最大冲击动压与实验值进行了比较，二者符合良好。     

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。     

水垫塘内动水压力允许值的探讨

高水头泄水建筑物下游消能设计中,对作用于水垫塘的动水压力允许值△P,一般限制在15 m水柱以内。从水垫塘内的水流流态出发,分析动水压力对水垫塘底板的稳定及强度,全面地论述了动水压力和施工水平,完全可以突破这一限制,从而在泄水建筑物设计中获得更好的技术经济效益。     

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     

底或面跌流式水垫塘消能机理探讨

 应用流体力学动量积分方程，详细地分析了底、面跌流式水垫塘流动特征和消能机理，并导出有关水力计算公式。然后，通过一个工程算例，说明整个水力计算过程。计算结果表明，公式是合理的，可为进一步的实验研究和水垫塘泄洪消能布置提供科学依据。