小湾工程护坡不护底水垫塘的试验研究

对小湾工程高水头、大流量坝身泄洪条件下，护坡不护底水垫塘进行了系统地试验研究。在按基岩微弱风化界面铺设动库的情况下，水垫塘基岩冲刷试验表明，坝身泄洪的水垫塘控制工况是表、中孔联合泄洪的工况；在各种泄洪工况下，当基岩抗冲流速为10-12m/s时，校核洪水下基岩冲刷平衡深度小于15m。改变二道坝高度的冲刷试验表明，二道坝高度能减少基岩冲刷平衡深度，但高 度增加值和基岩冲刷平衡深度的减少值并不相等，适宜的二道坝高程为1004.00-1008.00m。改变水垫塘两岸边超的冲刷试验表明，水垫塘底宽对基岸冲刷平衡深度的影响较大，坝身表、中孔单泄时，水垫塘底宽应大于挑流水舌横向重叠的宽度；表、中孔联合泄洪时，水垫塘底宽应大于水舌入水总宽度，否则基岩冲刷平衡深度急剧加深。根据试验研究和分析提出了一种护坡不护底水垫塘的优化体型——勺型水垫塘，给出了体型尺寸和相应的试验结果。试验表明，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，采用护坡不护底的形式是可行的，如能实现， 则将取得显的经济效益。     

深水垫情况下水垫塘淹没射流特征分析

本文基于自由射流扩散规律的研究成果,在对常规水垫塘内水流流态进行分析研究的基础上,结合模型试验成果对深水垫情况下水垫塘内水流流态进行了分析,对淹没射流特征进行了研究。研究结果认为,深水垫情况下的水垫塘内水流流态的规律性比较明显,淹没冲击射流流态与淹没水跃流态平顺衔接过渡,总体上可认为是一种射流流态,符合射流的线性扩散规律。     

多层水股射流在水垫塘内的流动-特征与动水垫效应分析

多层水股在水垫塘内的流动特征及其各水股间的干扰、碰撞和动水垫效应等对探明水垫塘的消能机理和体型优化设计具有重要的意义．本文利用激光片光源和荧光染色液技术，对静水和动水垫中的射流进行了流场显示试验，并通过射流在动水中的流动特征和淹没冲击射流理论，分析了多层水股在水垫塘内的流动机理和动水垫效应，导出的有关公式得到了试验资料的验证     

多层水股射流在水垫塘内的流动-特征与动水垫效应分析

多层水股在水垫塘内的流动特征及其各水股间的干扰、碰撞和动水垫效应等对探明水垫塘的消能机理和体型优化设计具有重要的意义.本文利用激光片光源和荧光染色液技术，对静水和动水垫中的射流进行了流场显示试验，并通过射流在动水中的流动特征和淹没冲击射流理论，分析了多层水股在水垫塘内的流动机理和动水垫效应，导出的有关公式得到了试验资料的验证     

高拱坝水垫塘消能的研究进展

高拱坝工程中泄洪功率及泄流量巨大,泄洪消能安全一直是工程中研究的重点。系统总结了冲击射流理论及水垫塘消能机理的研究进展,并对消能区冲刷机理研究现状进行了总结分析。结合工程实际总结了高拱坝工程中常用的水垫塘型式,并分析了各自的工作原理及结构特点。     

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...     

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。     

构皮滩枢纽水垫塘水力设计述评

本文收集了高拱坝工程实践资料，论证了构皮滩水电站泄洪消能水塘的可行性。构皮潍为 拱坝，坝高２３４ｍ，最大泄流量２７４７０ｍ＾３／ｓ。设６个表孔，７个中孔。表中孔水舌碰撞，下游设水扩建塘消能。通过工程对比，结合模型试验，认为构皮滩水垫塘消能效果好，泄洪消能下游水垫塘设计是合理的，可行的。     

拱坝挑流坎的优化与水垫塘底板压强研究

试验研究了拱坝挑流泄洪时优化闸墩墩尾形状对水垫塘底板上最大冲击压强的影响,结果表明对减小冲击压强有显著效果;从力学观点出发,构造了对水垫塘底板上相对最大冲击压强的表达式,其中包括四个参数,它适用于等宽挑坎和扩散坎,用28个工程实测数据进行了拟合,实测值和计算值的相对误差在可接受范围内。     

底流消能的跌坎型消力池再附长度的试验研究

再附长度是衡量坎后底滚回流区水流特征的一个重要参数,再附长度随水流入射角度、跌坎深度的变化而变化。根据平面紊动射流理论,建立淹没紊动射流的扩散方程,推导出再附长度计算的半经验公式,并结合水力学试验,对公式进行验证。结果表明,通过试验观测所得观测值与通过半经验公式计算所得理论值吻合较好。     

糯扎渡水电站水垫塘护坡不护底试验研究

 通过水工模型试验,对糯扎渡水电站溢洪道水垫塘护坡不护底方案进行了可行性研究。在水垫塘平底板（护底）情况下,根据测试出的时均压力、脉动压力和上举力分布分析了底板及边坡的稳定性,以及可能破坏的范围;在水垫塘护坡不护底情况下,研究了各泄洪工况下水垫塘底部及坡脚的冲（淘）刷形态,最大冲（淘）刷深度;在此基础上,分析了水垫塘坡脚淘刷原因,提出了水垫塘的优化布置体型,即扩宽 水垫塘并加设护坡台板。试验结果表明,优化后的水垫塘采用护坡不护底方案是可行的。     

土卡河水电站表孔坝段及消力池体形设计优化

云南土卡河水电站是一个中型水电工程,拦河坝为碾压混凝土重力坝。针对大坝施工所具有的时间短、强度高、工程量大的特点,对表孔坝段和消力池体型进行了优化,在保证建筑物的结构强度及稳定性的前提下,简化了体形,提高了施工速度,保证了汛前施工计划的完成。     

小湾水电站水垫塘结构型式的分析研究

小湾水电站坝高，泄流量大，泄洪功率高，水垫塘的安全运行对于大坝的安全至关重要，因此，选择合理、经济、运行可靠的水垫塘型式是有很重要的。文章对小湾水电站坝下水垫塘采用复式梯形断面和板拱形断面的结构形式作了分析研究。     

小湾水电站拱坝下游冲刷平衡深度研究

针对小湾工程特点，采用理论分析和试验相结合，建立基岩冲刷平衡深度预报公式；用改进的能量指标法估算；采用放大岩块法进行断面模型试验等三种方法对小湾水电站拱坝下游冲刷平衡深度问题进行综合论证研究。三种方法预报的最大冲刷平衡深度均小于１５ｍ，而且能相互验证，大大提高了成果的可信度。     

溪洛渡水电站水垫塘底板抗冲耐磨混凝土施工技术

溪洛渡水电站泄洪消能具有落差大、流速高、流量大、泥沙多等特点,这对下游水垫塘底板及反弧面抗冲耐磨混凝土施工质量提出了极高的要求.为此,施工中进行了配合比优化,采用合理的施工工艺并规范施工,保证了施工质量和进度.现场检测表明,溪洛渡水电站水垫塘抗冲耐磨混凝土体形、表面平整度及外观质量控制优良.     

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。     

高拱坝泄洪水垫塘衬砌稳定性研究

对窄河谷、高拱坝、大流量坝射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。     

小石峡水电站溢洪道消力池结构优化的三维数值模拟

以新疆小石峡水电站为例,采用FLUENT软件、RNGk-ε紊流模型及VOF方法相结合处理了自由水面,并对溢洪道的流场进行了三维数值模拟,得到了优化溢洪道在设计流量1 856.2 m3/s时的泄流流态,并将消力池段自由水面线、底板压强、断面流速与模型试验结果进行了比较,结果表明数值模拟结果与模型试验结果吻合较好。