拉西瓦水电站工程反拱水垫塘优化设计

在大型高水头水电站中,拉西瓦水电站是我国第一座采用反拱形水垫塘作为特高拱坝坝后消能建筑物的工程,也是我国现有特高拱坝水垫塘中长度最短、宽度最小的工程,其单位水体消能率接近国际经验控制的最高标准。在无规范明确规定和缺少工程资料的情况下,经一系列科研试验和数值计算,优化了反拱水垫塘结构和排水、抽水系统设计等。其经验丰富了我国坝后消能建筑物的设计内容,对我国规范中反拱水垫塘设计规定以及对其他大型高水头水电站坝后消能防冲建筑物的设计具有重要参考价值。     

反拱形水垫塘结构在拉西瓦水电站上的研究与应用

通过自行设计的拉西瓦水电站反拱型水垫塘模型,并通过在模型底板上铺设脉动压力传感器和流速传感器的方法,研究了在不同的上下游水位时反拱形水垫塘的动水荷载特性。研究表明:脉动压强的概率密度曲线与正态分布曲线具有相似的变化规律,最大流速发生在水舌冲击点下游的壁射流区,其结果可为反拱形水垫塘的设计与施工提供参考。更多还原     

反拱水垫塘在拉西瓦特高拱坝枢纽中的应用及研究成果综述

为了实现反拱水垫塘在高水头、窄河谷、高地应力和水垫塘长度受限制条件下的应用,采用各种物理模型试验、结构仿真计算和流行元超载能力分析等多种研究方法,解决了反拱水垫塘适应条件、作用荷载、工作机理、稳定机理、破坏机理、承载能力、成拱条件、体型结构和构造等关键技术问题,实现了反拱水垫塘在拉西瓦250 m特高拱坝中的应用。连续运行半年,监测结果表明反拱水垫塘运行正常,满足设计要求。     

反拱水垫塘衬砌结构整体稳定性研究

本文针对拉西瓦水电站的水垫塘的反拱式底板,通过数值计算,研究了正向荷载和反向荷载作用下的锚固钢筋水平、基岩弹性模量、静水压力和板块分块数量对反拱水垫塘底板整体稳定性的影响,论证了底板的稳定性。     

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。     

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。     

超大型水垫塘反拱底板施工工艺探讨

白鹤滩水电站水垫塘采用反拱底板,规模位居国内第一。底板的反拱结构增加了施工道路、施工机械布置难度,随着各块底板的位置、坡度、分块尺寸等变化,施工工艺随之发生变化,增加了底板施工难度。笔者根据现场施工的探索实践,经总结分析提炼得出适应水垫塘反拱底板不同位置的拉模、盖模、翻模等不同组合的标准化施工工艺及管控要点,解决了施工难题,为类似工程施工提供参考。     

反拱水垫塘单底板块位移的试验研究

该文结合溪落渡水电站,采用先进的模拟方法和量测手段,对在高水头、大流量作用下,止水完全破坏、锚筋失效等极端条件下,反拱水垫塘单底板块的位移进行了详细的试验研究,得到板块位移沿程变化的规律及其时域特性和频域特性。研究表明,反拱底板由于拱的自锁作用使其保持稳定,稳定性明显优于平底板。     

水垫塘反拱形底板拱端推力的试验研究

文章根据试验数据,分析了水垫塘反拱形底板拱端推力的影响因素,拟合出反拱形底板拱端推力的经验公式。     

人工水垫塘在土石坝工程中的应用

针对岸边式溢洪洞不具备布置底流消能设施的条件下,采用人工水垫塘进行一级消能。通过经验公式计算和模型实验对比,确定了水舌挑距、水垫塘有效容积、脉动压力等,给出了水垫塘的结构尺寸;通过稳定计算,明确了脉动压力对板块稳定的影响（可量化）;对比了底板采取锚固措施及锚固失效工况,结果表明两者均能满足规范要求。最后归纳了不同学者的研究成果,并提出了针对本工程的一些构造措施。     

高拱坝下游水垫塘体形比选试验研究

水垫塘作为高拱坝泄洪消能的一种重要形式,已经在众多工程中采用。本文分别对水垫塘2类（平底和反拱）3种体形——平底、反拱圆弧底、反拱抛物线底进行了水力特性研究,从水垫塘体形、塘中水舌流态、塘底冲击压强、岸坡落石运动等不同角度分析论证了3种水垫塘的水力学特性。最后得出结论：圆弧底反拱水垫塘优于其它2种形式并推荐工程采用。     

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.     

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。     

水垫塘冲击区掺气浓度对脉动压强作用的试验研究

采用水工模型试验,研究泄流进入水垫塘后在水垫塘底板冲击区内掺气浓度对脉动压强的作用。通过改变掺气量,使水垫塘内水体的掺气浓度发生变化,开展不同的掺气浓度对水垫塘冲击区底板脉动压强影响的研究。结果表明:在保持水垫深度和泄流流量不变的情况下,增加掺气量,水垫塘冲击区同一测点水体掺气浓度值随掺气量的增加而增加。水垫塘冲击区内掺气浓度分布规律为在冲击点处达到最大值,由冲击点向上、下游递减;冲击区底板总动水压强的峰值随掺气量的增加而降低;脉动压强的方差值随掺气量的增加而减小,即脉动变幅减小。脉动压强的概率密度分布为正态分布,分布曲线随掺气量的增加而变陡、变窄,脉动强度系数分布集中,即方差变小,压强峰值减小,脉动强度减小。同一测点脉动压强的频谱分布规律一致,其优势频率集中在低频范围,随掺气量的增加,脉动幅值降低,即脉动压强降低。     

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。     

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。     

高拱坝溢流表孔分流齿坎的布置体型与作用效果

在高拱坝工程溢流表孔上设置分流齿坎具有分散水舌能量、降低下游水垫塘底板冲击压强的作用,是一种颇具竞争力的体型优化技术措施。本文结合采用6表孔与7深孔布置的白鹤滩水电站,开展了坝身泄洪水工模型试验研究,系统研究了溢流表孔分流齿坎的布置方法、细部结构体型及其作用效果。研究发现,该工程1^#表孔出口采用外侧单边齿坎、4^#表孔出口采用双侧边齿坎的分流齿坎布置方法,是降低下游水垫塘底板冲击压强的较优布置方案。针对分流齿坎的宽度与挑角开展的进一步研究发现,单个分流齿坎的宽度宜取表孔出口宽度的0.18～0.23倍、挑角宜采用15°～20°,是较佳的细部结构布置参数。上述研究成果可供类似工程参考。     

伊朗塔里干水利枢纽工程溢洪道底板混凝土浇筑滑模设计与施工

伊朗塔里干水利枢纽溢洪道工程泄槽底板混凝土浇筑,采用跨度17.1 m无轨面板滑模施工,取得了很好的效果,该滑模设计和施工特点,可供同类工程借鉴。