高拱坝大流量全坝身孔口泄洪消能布置设计方案研究

本文以叶巴滩工程为例,结合同类工程经验,对泄洪消能布置格局、坝身孔口布置、空中消能方式、水垫塘衬护方式及二道坝设置必要性等方面进行研究和综合比选,推荐采用"全坝身孔口泄洪(坝身布置5个表孔+4个深孔)、坝身分层出流、水舌空中无碰撞、坝后设水垫塘及二道坝"方案,满足工程安全性及经济性要求.     

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计采用坝身表、中孔集中泄洪和坝下天然水垫塘消能方案。泄洪布置实现了“最大限度地使落水点在横向、纵向上拉开”的设计原则,坝下天然水垫塘消能指标适中,两岸简单防护,消能设施布置简洁。水工模型试验显示,三里坪大坝坝身泄洪建筑物总体布局合理,表、中孔体型布置满足要求,坝下天然水垫塘防护方案可行。     

杨房沟水电站泄洪消能设计

杨房沟水电站坝址河谷狭窄,洪峰流量大,枢纽最大泄洪功率为10 960 MW,在国内拱坝中处于较高水平.水电站泄洪消能采用“坝身表、中孔泄洪+坝下水垫塘”布置型式.文中通过方案比较,泄洪建筑物采用3个表孔和4个中孔的坝身集中泄洪方案,下游消能建筑物采用水垫塘+二道坝方案.表孔出口采用收缩型式、中孔出口采用收缩型式的宽尾墩.结合泄洪雾化分析,对水垫塘两岸边坡采用混凝土护坡、喷锚支护和排水孔等措施.     

高拱坝非对称泄洪消能布置优化试验研究

白鹤滩水电工程具有窄河谷、大泄量的特点,泄洪消能问题突出。为了避免有限空间内的水舌重叠,采用泄洪表孔3组非对称排布的泄洪消能布置方式。模型试验表明,原布置方案中在坝身泄洪孔口表、深孔单独泄洪时能有效分散水舌,但在坝身表、深孔联合泄洪时,水垫塘内冲击压力峰值超过常规标准,可能影响水垫塘安全运行。通过分析表、深孔水舌的空中碰撞特点,调整表孔俯角后,改善了水舌空中碰撞效果,同时改变深孔平面偏转角后,坦化了大功率泄洪时水垫塘动水冲击压力分布。优化后的非对称布置方案在高效消能的同时保证了水垫塘的安全。     

小湾水电站泄洪建筑物布置优化研究

小湾水电站最大泄流量为20700m^3/s，最大水头约225m，泄洪功率高达46000MW。小湾工程河谷窄、坝高、泄量大，经各设计阶段的多方案比选研究，泄洪消能布置采用5个坝顶溢流表孔、6个坝身中孔和左岸一条泄洪洞，坝后设水垫塘和二道坝，坝身设2个放空底孔的泄洪建筑物布置方案。各泄洪消能建筑物在联合泄洪或单独泄洪情况下，既能达到良好的消能效果，又能保证运行安全稳定。     

旭龙水电站泄洪消能设计研究

为了研究高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪的可行性,以旭龙水电站特高拱坝为例,对泄洪消能布置、水力指标、坝身孔口布置方式、体型以及孔口结构抗震影响等方面进行研究和综合比选后,推荐采用全坝身3表孔加4中孔泄洪、下游反拱水垫塘消能方案。研究表明：合适的坝身孔口布置体型可保障泄洪消能安全与减轻岸坡泄洪雾化,反拱水垫塘安全性和经济性较好,孔口结构对坝体整体极限抗震性能无影响,高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪是可行的。研究成果可为类似工程泄洪消能建筑物设计提供参考。     

溪洛渡水电站泄洪系统运行特点

溪洛渡水电站具有“窄河谷、高拱坝、巨泄量”的特点,泄洪建筑物由7个泄洪表孔、8个泄洪深孔以及4条泄洪洞组成.泄洪系统按照“分散泄洪、分区消能”的原则布置.坝身泄洪采用表孔下跌式、深孔上翘式布置,两股水舌在空中碰撞后跌入水垫塘内紊动消能.正常运行方式下,优先开启坝身泄洪深孔,后开启泄洪表孔,泄洪洞宜在坝身泄流能力不足时参与泄洪.     

高拱坝挑跌流非碰撞水垫塘消能形式研究

在峡谷区修建高坝工程,坝身高水头、大泄量的消能防护是关键技术难题之一。本文通过模型试验和数值模拟,研究了收缩式消能工的作用和分层射流在水垫塘内流动特征与消能机理,论述了坝身分层、多孔、分散泄洪的可能型式及其优缺点。为避免射流水舌碰撞分散引起的溅水雾化问题,通过对坝身表、深孔的不同布置形式,创造性地提出表孔、深孔水舌分层入水非碰撞布局的水垫塘消能方案,和采用收缩式消能工,使表、深孔在横向交错布置,在立面分层泄流,深孔水舌穿过表孔水舌之间的空隙处射出,形成交错入水非碰撞格局的水垫塘消能方案。     

构皮滩水电站泄洪消能试验研究

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大,枢纽最大泄洪功率为42 000 MW,坝身泄洪采用跌流水垫塘消能,岸边泄洪洞采用挑流消能.经水工模型试验方案比选,表孔出口采用平面扩散加齿坎及大差动变值俯角,中孔采用平底型及上挑型相间布置,岸边泄洪洞采用斜切贴角鼻坎,水垫塘底板冲击动水压力在设计标准之内,正常运用期P=20%～0.02%洪水条件下泄洪洞下游基本不冲,较好地解决了坝身泄洪消能和泄洪洞下游消能防冲难题.     

江口水电站泄洪消能设计

江口水电站坝址河谷狭窄，洪水峰高量大，枢组量大泄洪功率为12730WM，在国内拱坝中处于较高水平，通过方案比选，泄洪建筑物采用5个表孔和4个中孔的坝身集中泄洪,上游消能建筑物采用不抽排水垫塘方案，为均化水垫塘负担，降低水垫塘底板压力，泄洪表要用平面扩散加齿坎，中孔采用不对称宽尾墩的形式，结合泄洪雾化分析计算，对水垫塘两侧水上边坡采用喷混凝土保护，并设置系统锚杆和排水孔。     

三里坪水利水电枢纽工程布置设计及研究

三里坪水利水电枢纽工程为南河梯级开发的骨干工程,经多方案的综合论证分析,枢纽总体布置方案最终确定为：大坝采用碾压混凝土双曲拱坝,坝身设3个表孔和2个中孔泄洪,坝下采用天然水垫塘消能,右岸布置引水式地下厂房等。着重介绍了坝址坝线选择、泄洪建筑物及电站厂房布置中多个关键技术问题的设计研究概况。所选定的枢纽布置方案满足工程开发任务及运行条件等要求,安全性及经济性均较好。     

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。     

高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例

坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。     

从高拱坝的工程实践看构皮滩泄洪消能设计的可行性

 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布置的可行性。构皮滩为双曲拱坝， 坝高234m，最大泄流量27 470m3/s，设6个表孔和7个中孔。表,中孔水舌碰撞，下游设水垫塘消能。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，泄洪消能布置方案是合理的，可行的。     

碾压薄拱坝泄洪消能布置优化设计

针对云龙河三级水电站初步设计审查咨询意见及消能区地形地质特点,对其泄洪消能布置进行优化设计研究,将原初步设计坝顶表孔跌流鼻坎改为挑、跌流结合形式,实现各孔水流在纵向上分层入水,减小了下游消能区入水单宽流量,从而将原初步设计坝下人工混凝土水垫塘方案改为天然水垫塘消能方案。泄洪消能优化设计方案较好地解决了深窄河谷高落差泄洪消能布置困难的问题,能确保大坝的安全且节约较多工程投资,可供同类工程借鉴。     

二滩水电站坝下水垫塘的水力设计

二滩水电站采用坝身泄洪、水垫塘消能方式。本文用模型试验、计算分析和工程类比的方法,对坝下水垫塘的水力设计问题进行了探讨,结果表明,溢流拱坝下游水垫塘的设计是经济合理的,可以满足坝身泄洪消能的要求。     

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。     

天花板水电站泄洪消能建筑物设计

天花板水电站泄洪消能建筑物采用坝身泄洪,遵循"水舌平面分散、纵向分层拉开、总体入水归槽"的原则,未设置水垫塘及二道坝.经水工模型试验验证,鼻坎布置合理,消能效果较好,不仅节省了工程投资,也缩短了工期.天花板水电站泄洪消能建筑物的设计方案,对规模和条件类似工程泄洪消能建筑物的设计具有一定的借鉴意义.     

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。     

构皮滩水电站泄洪消能设计

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大, 枢纽最大泄洪功率为42 000MW, 位居国内外高拱坝工程前列, 泄洪与消能防冲设计是本工程的关键技术问题之一。通过方案比选和水工模型试验研究, 推荐采用坝身孔口泄洪、坝下设置水垫塘消能、岸边设1条泄洪洞、采用预挖冲坑挑流消能的布置方案。