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     

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.     

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。     

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。     

溢流拱坝反拱型水垫塘性能的原型观测与模型试验研究

对长潭岗水电站反拱型水垫塘的动水荷载、底板扬压力、锚固钢筋应力、拱端推力等进行了原体观测,并与水工模型试验结果相验证。结果表明反拱型水垫塘可较好地协调地形、结构和水流条件,曲线形状可使水流平顺;由于采用了拱型结构,底板由抗浮稳定转为抗轴向力,从而改善了底板的受力条件。为了预估不同工况条件下水垫塘的工作特性和进一步完善反拱水垫塘设计理论,还对反拱型水垫塘三维流场进行了数值模拟和进一步的水工模型试验。     

高拱坝水垫塘底板稳定分析研究

针对高拱坝下的平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定分析,根据水垫塘混凝土块体的受力分析和模型试验结果得出:在相同条件下反拱水垫塘的稳定性优于平底水垫塘,但反拱水垫塘底板的稳定性最终归结为拱座的稳定性,一旦拱座失稳,将会导致整个拱圈失事。     

小湾大坝水垫塘混凝土全部浇筑完毕

12月21日，小湾水电工程大坝水垫塘底板混凝土全部浇筑完毕。     

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。     

水垫塘底板稳定分析

针对高拱坝下的平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定进行分析。根据水垫塘混凝土块体的受力分析和模型试验结果可知：在相同条件下，反拱水垫塘的稳定性优于平底水垫塘，但反拱水垫塘底板的稳定性最终归结为拱座的稳定性，一旦拱座失稳，将会导致整个拱圈失事。     

基于锦屏一级原型观测水垫塘底板振动特性研究

锦屏一级水电站大坝作为目前世界最高双曲拱坝,对于高水头水垫塘振动安全问题最为显著。基于锦屏一级高拱坝水垫塘泄洪振动原型观测试验,分析研究了在不同组次下水垫塘底板的振动响应,研究结果表明锦屏一级水垫塘底板在深孔单独泄洪时振动强度沿程逐渐增大,在表孔单独泄洪和表深孔联合泄洪时水舌在水垫塘附着点水流紊动剧烈,振动强度大;底板振动的优势频率基本分布在0.3~1.3 Hz之间,属于水流脉动的频率范围,在水流荷载作用下,底板做受迫振动;各相邻测点底板振动有很好的相关性;各组次底板振动的空间积分尺度都维持在45m以上,底板的整体性和结构完好。给锦屏一级水电站合理调度、科学的运行以及下游泄洪建筑物的运行安全提供了参考。     

变缝宽异型构造底板脉动压力特性试验

在水利工程中,水垫塘是大坝的重要安全防护设施之一,在高速水流冲击下,水垫塘的安全与稳定关系到大坝能否正常运行。以某消力塘水工模型试验为背景,结合模型试验结果,对比分析了不同缝隙宽度对底板下表面脉动压力特性的影响。研究表明:在水跃稳定区,带键槽底板下表面的脉动压强系数会随着键槽间的缝隙宽度的增大而增大,带键槽底板概率密度分布图的正态性较好;当键槽缝隙宽度增大时,带键槽底板可能产生的最大脉动上举力有所减小;对于相同测点,键槽缝隙宽度越大,下表面缝隙涡旋的平均尺度和脉动压力空间积分尺度都越大;随着键槽缝隙宽度变小,带键槽底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

反拱水垫塘三维紊流场水力特性的试验研究

反拱底板水垫塘是一种新型的水垫塘型式,是一个倒拱形壳体结构。它是根据峡谷天然河道的形状,将水垫塘设计成中间低、两岸高的拱形体型,不同程度地利用拱的作用来抵抗巨大的动水压力,提高防护结构的安全性。随着反拱水垫塘的广泛应用,关于反拱水垫塘的水流场研究越来越受到重视。针对已建成的拉西瓦水电站的反拱水垫塘,根据重力相似准则,选择合适比尺1∶130,设计了反拱水垫塘水力学物理模型,模拟工况为设计水头7.69 cm,测量了在此工况下的反拱水垫塘各测点压强和流速值。通过对实验数据的处理得到原型反拱水垫塘的压强和速度值,实现了对高水头和大流量作用下反拱水垫塘底板动水压强及流速的试验研究,得出底板动水压强及流速沿流程以及沿拱圈横向的分布规律。     

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。     

水垫塘底板稳定性的动位移响应识别方法研究

利用水垫塘防护结构动位移响应原型观测成果,建立了水垫塘底板、水体、基岩、锚固钢筋的耦合有限元模型,并可据此计算出不同破坏状态下底板块的极限动位移。以二滩工程为例,分析了该工程水垫塘底板失稳破坏各个阶段的动位移响应特性,发现止水未破坏时,振动位移标准差一般不超过10μm,底板振动信号的偏态系数CS在-0.5 ～+0.5之间,峰度系数CE位于2.0～4.0之间,水垫塘底板的振幅比系数λ位于0.5～1.5之间;分析还发现水垫塘底板的振动信号满足统计自相似性,止水未破坏时其分形盒维数都在105以上;在止水破坏后,振动位移标准差及振动信号的偏态系数、峰度系数、振幅比系数将超出上述范围,振动信号维数下降到0.95以下,据此可对水垫塘底板的稳定性进行识别。     

反拱型水垫塘底板结构的稳定性研究

在研究反拱型水垫塘底板上整体水动力荷载特征的基础上,针对反拱底板的结构受力特点,提出了“随机拱”分析模型,对反拱型水垫塘底板结构局部和整体的稳定性进行了定量分析,从板块极限平衡角度给出了反拱型底板优于平底板的量化指标,可为工程设计提供依据。     

白鹤滩水垫塘设计稳定性分析

主要论述了白鹤滩水垫塘设计稳定性分析。通过对水垫塘平底板、拱形底板稳定性的分析,论证了水垫塘的设计方案是合理的,同时底板的强度是能够得到保证的。     

漫湾水电站水垫塘底板水下补强加固工程

漫湾水电站水垫塘底板存在比较严重的冲刷破坏，通过采用水下浇筑混凝土的方法对水垫塘底板进行补强加固取得了良好的效果。文章主要介绍青岛太平洋海洋工程有限公司对漫湾水垫塘底板水下补强加固的工程实例。     

江口水电站大坝泄洪消能试验研究

江口水电站大坝采用5个表孔，4个中孔泄洪，水垫塘消能，经济方案的试验比选，推荐方案为：表现出口加调坎，中孔出口加谳不对称宽尾圹，中孔不单独泄洪，水垫塘长度取160m，对水舌形态，水垫塘底板、侧墙和尾坎压力特性，水垫塘中流态，尾坎区流速和水流衔接以及坎后河床冲刷等水力学参数进行了观测，结果表明，推荐的消能防冲方案基本可行。     

水垫塘底板冲击压强和流速分布研究

雅砻江干流梯级水电站大坝具有高水头、大流量、河谷狭窄的特点，消能问题突出。研究选定水垫塘内流态、底板冲击压强作为优化指标，通过改变坝身孔口尺寸、二道坝高程等手段，达到在控制水垫塘底板冲击压强的同时，使得在各种、工况下泄洪水股纵向拉升、横向归槽并避免对下游河道的冲刷。     

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。