小湾水电站泄洪洞减小空蚀程度的保证措施

小湾水电站泄洪洞在泄洪时具有高水头、高流速、泄量大的特点,对混凝土冲刷力强,容易产生空蚀破坏。泄洪洞抗冲耐磨混凝的土施工及质量控制是减小泄洪洞过流面空蚀程度的基本保证措施,掺气减蚀方案的设计是减小泄洪洞过流面空蚀的最有效措施。     

福建省溪源水库泄洪洞抗冲耐磨处理技术

福建省溪源水库泄洪洞经过几年运行,过水面混凝土局部存在空蚀、磨损、刮痕、孔洞及原先修复材料脱落等缺陷。为确保建筑物长期安全运行,泄洪洞表面采用弹性环氧砂浆结合弹性环氧胶泥修补技术进行抗冲耐磨处理并取得成功。该文对此进行总结,供类似工程参考。     

构皮滩水电站泄洪洞抗冲耐磨混凝土施工工艺探索

构皮滩水电站泄洪洞在泄洪时具有水流流速快（出口明渠段达到40m／s以上）、水头高（泄洪水头达80m）、流量大的特点，因此工程中大量采用了C50W8F150（混凝土强度标号C50、抗渗标号W8、抗冻标号F150）抗冲耐磨混凝土。抗冲耐磨混凝土对混凝土抗冲耐磨性能与耐久性等指标要求均较高，对混凝土的施工质量要求也较严，目前国内尚无抗冲耐磨混凝土施工工艺的经验可借鉴。本文通过抗冲耐磨混凝土在不同的季节、气候、浇筑手段等条件下施工工艺的不断实践、探索、总结和提高，使构皮滩水电站泄洪洞抗冲耐磨混凝土的各项指标均满足设计要求，其抗冲耐磨混凝土施工工艺值得同类工程借鉴。     

HF粉煤灰混凝土与普通混凝土抗冲耐磨性能试验研究

在依据水力冲刷原理和文丘里原理设计的材料抗冲磨机以及空蚀发生器上,研究了不同流速、不同含沙量水流条件下HF粉煤灰混凝土和普通C30混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能。试验结果表明HF粉煤灰混凝土及普通C30混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能随冲刷水流介质条件的变化而变化,以及具有较高抗压强度的HF粉煤灰混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能明显优于强度相对较低的C30普通混凝土这一事实。     

HF粉煤灰混凝土与普通混凝土抗冲耐磨性能试验研究

在依据水力冲刷原理和文丘里原理设计的材料抗冲磨机以及空蚀发生器上，研究了不同流速、不同含沙量水流条件下HF粉煤灰混凝土和普通C30混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能。试验结果表明HF粉煤灰混凝土及普通C30混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能随冲刷水流介质条件的变化而变化，以及具有较高抗压强度的HF粉煤灰混凝土抗冲耐磨和抗空蚀性能明显优于强度相对较低的C30普通混凝土这一事实。     

中国水工结构抗冲磨防空蚀涂料的研究及应用现状

总结了影响水电工程冲磨损坏的影响因素和水电工程结构抗冲磨防空蚀的材料种类，重点介绍了抗冲磨防空蚀涂料的耐磨性能试验方法及其影响因素、抗冲磨防空蚀涂料的种类及其应用情况，陈述了环氧耐磨涂料、聚脲耐磨涂料和耐磨混凝土的性能差异和性价比。结果表明：影响水工结构冲磨损坏的因素主要为水的冲磨角度、水的流速、悬移质颗粒大小和悬移质的含量等；用于水工结构的抗冲耐磨涂料主要为环氧树脂涂料和聚脲类涂料；影响涂料本身耐磨性能的因素为树脂的弹性和硬度、填料的种类、微米级填料的硬度和含量等；抗冲耐磨涂料主要用于水电工程排沙洞、泄洪洞和溢流面等。     

糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口段高流速区混凝土施工技术

糯扎渡水电站泄洪洞是高流速、大流量的水工隧洞,出口明渠和挑流鼻坎的流速高达41 m/s,流量为3 257 m3/s,混凝土表面采用抗冲耐磨混凝土,混凝土质量要求高;通过合理分层分块、优化模板技术、改进混凝土浇筑工艺、采取综合温控措施等,高标准完成混凝土施工,可为类似工程提供借鉴.     

糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨防空蚀混凝土工艺试验研究

糯扎渡水电站溢洪道最大泄洪水头为182 m,最大泄流量37 532 m3/s,泄流功率达66 940 MW,最大流速为52 m/s,C18055W 8F100抗冲耐磨防空蚀混凝土总量超过13万m3,其规模、泄洪流速、功率均位居世界前列。抗冲耐磨防空蚀混凝土工艺试验项目多,混凝土生产所涉猎的工艺措施复杂而广泛,试验场地和资金均受到较大程度的限制。较为详细的介绍了抗冲耐磨防空蚀混凝土工艺试验规划方面所做的工作。     

HF抗冲耐磨混凝土在天花板水电站工程中的应用

天花板水电站工程泄洪建筑物采用坝身布置表孔和泄洪中孔,流速高、含沙量较大的水流从坝体通过,对泄流面的混凝土提出了抗冲耐磨等要求.在总结抗冲耐磨混凝土科研和工程实践经验的基础上,提出了采用HF抗冲耐磨混凝土,并根据工程的混凝土原材料特性情况开展了抗冲耐磨混凝土配合比的试验研究.研究结果表明,HF抗冲耐磨混凝土方案合理、经济,可以满足工程要求.     

溪洛渡水电站泄洪洞C9060硅粉抗冲耐磨混凝土配合比研究

结合硅粉和粉煤灰的特性,通过试验研究,探索了硅粉和粉煤灰复合作混凝土掺合料的最优掺量,掺加适量的高性能减水剂,为泄洪洞施工提供抗冲耐磨混凝土施工配合比.     

渐扩式泄洪洞出口水流模拟及空化 特性预测研究

为了获得泄洪洞出口段在高速水流情况下的水流特征,分析空化及其对结构可能存在的空蚀破坏影响,本文采用了VOF（Volume Of Fluid）方法,并结合Realizable k-ε紊流模型,对泄洪洞水流进行了三维数值计算。计算获得了压强、流速及水深的三维分布参数,并将部分计算结果与设计值验证,吻合较好。通过引入自定义函数方式计算了整个流场的空化数,获得了泄洪情况下泄洪洞高速水流空化数分布规律及易发生空化空蚀的区域。     

大型泄洪洞高速水流的研究进展及风险分析

高水头、大流量泄洪洞内高速水流问题主要问题之一是水流空化引起过流表面空蚀。几个实际工程泄洪洞发生空蚀破坏的实例表明反弧段下游一定范围是容易发生空化空蚀的敏感部位，其主要原因是由于反弧段内的水流流速高，流态复杂，在水流离心力的作用下沿程压力梯度大，水流掺气条件差，缺乏有效的掺气保护。掺气减蚀是解决泄洪洞过流表面空蚀的有效措施，对水流进行三维掺气的减蚀技术有了较大进展。“龙落尾”式和 “龙抬头”式是高水头、大流量泄洪洞的两种常用布置型式，风险分析认为“龙落尾”式泄洪洞布置对地形地质的适应性更好，即使发生事故对大坝的安全威胁小，也更具有抗风险的能力。     

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上，因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞，研究了反弧段边墙掺气问题，基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则，提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形，并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。     

高水头泄水建筑物掺气坎体型研究

对具有高水头、大单宽流量的泄洪建筑物，工程中通常采用强迫掺气减蚀措施防止壁面发生空蚀破坏。本文主要通过物理模型试验研究方法，对高水头龙抬头明流泄洪洞反弧段下游底板和侧墙掺气减蚀进行了研究，提出了一种底部突跌凸型坎和侧墙加贴角联合掺气的新型掺气坎，解决了洞顶余幅、底空腔内回水和突缩引起掺气坎后形成水翅之间的问题。采用这种新型的掺气坎体型后，底空腔内没有回水，同时消除了反弧段后侧墙出现的清水区；侧空腔畅通并直接和底空腔相连，对侧墙和底板都起到了很好的保护。该体型对类似工程的设计及修复具有一定参考价值。     

锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题

锦屏一级水电站泄洪洞具有“大泄量、特高水头、超高流速”的特点,高速水流空化空蚀问题非常突出。为了解决其掺气减蚀、泄洪消能防冲及出口挑流河道归槽的问题,锦屏一级水电站在泄洪洞的龙落尾、掺气坎、补气洞及出口挑坎等关键部位采用了特定的工程技术。对这些特定工程技术的模型实验结果、原型观测资料及设计规范进行了分析,并结合乌江渡水电站、二滩水电站等工程评价了规范的适用性。分析结果表明锦屏一级泄洪洞的洞顶余幅、龙落尾体型、出口燕尾坎消能工等设计合理,掺气设施的掺气保护满足要求,补气及通气系统效果良好,没有发生空化空蚀现象。同时,在掺气空腔长度、风速、补气量、泄洪雾化等方面的模型缩尺效应明显,需要后续工程在设计阶段予以重视并进行更为深入而细致的研究。     

围岩特性与衬砌厚度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响

为探明围岩特性与衬砌厚度对衬砌混凝土温度应力的影响,从而制定合理的温控标准,提出了技术可行、经济合理的温控措施,确保了白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土具有较高的抗裂安全性。根据白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土的结构和材料特性以及边界条件,利用ANSYS对衬砌施工过程中的温度场和应力场进行三维计算。结果表明:衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大;而围岩强度越差,衬砌厚度越大,对应的拉应力相对较小。围岩特性与衬砌厚度共同影响着衬砌混凝土温度和温度应力变化趋势,因此,为确保混凝土抗裂安全性,对不同围岩特性的地段应选择不同的衬砌厚度。研究结果可供类似工程参考。     

官地水电站大坝溢流表面聚脲抗冲耐磨弹性体涂层施工工艺试验研究

高速含沙水流对水工混凝土建筑物过流面形成强大的冲刷磨损、空蚀作用,是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害,因此历来备受重视。文章就新一代高性能聚脲抗冲磨弹性体材料对水工泄流建筑物的抗裂性、抗冲磨能力和快速易施工性,以及适合复杂环境下的施工工艺,结合现场试验进行了探讨,对于当前及今后兴建高水头水工泄洪建筑物表面抗冲刷层和耐磨蚀层防护具有重大意义。     

积石峡面板堆石坝复杂渗流场有限元精细模拟

运用自主研发的三维渗流有限元可视化分析软件GWSS,对积石峡面板堆石坝的坝体（包括面板、过渡层、排水层、堆石料等）、坝基、防渗帷幕以及泄洪洞和底孔排沙洞等结构进行了精细建模。在此基础上采用求解有自由面的改进截止负压法、隧洞子结构法和求解大型稀疏矩阵的预处理共轭梯度算法对积石峡面板堆石坝复杂渗流场进行了数值模拟。重点研究了面板和防渗帷幕联合作用下渗流场分布特征和防渗效果,以及泄洪洞和底孔排沙洞对大坝渗流场的影响等。计算结果表明,在正常运行条件下,面板结合防渗帷幕能够起到很好的防渗作用,坝体内自由面较低,左岸底孔排沙洞和泄洪洞也起到了很好的排水作用,大大降低了左岸山体的地下水位,有利于大坝和岸坡的稳定。     

HYDRAULIC RESEARCH OF AERATORS ON TUNNEL SPILLWAYS

The selection of the configuration and size of an aerator was of importance for a tunnel spillway under the conditions of high speed flows. Experimental investigations were conducted on the effects of entrained air on the tunnel spillway in the Goupitan Project, based on the criterion of gravity similarity and the condition of aerated flow velocity of over 6 m/s, with physical models. The configurations of the aerators were presented of a larger bottom air concentration, to protect the tunnel spillway from cavitation as well as to see no water fills in the grooves.