国内外高拱坝泄洪消能布置综合分析

本文总结分析了国内外８０个高拱坝（泄量Ｑ＞２０００／ｓ）的泄洪消能布置经验，提出了一种综合通用的拱坝泄洪消能布置的分类方法；经对典型工程进行分析研究认为，通过泄洪消能布置的优化，可提高坝体的泄流能力及下游水垫塘单位水体消能率的指标，以减少岸边工程或水垫塘本身的造价；结合小湾工程的分析，认为可适当提高小湾坝体及单洞的泄流能力，减少一条岸边泄洪洞。该经验总结为目前及今后高拱坝大泄量工程的泄洪消能布置设计提供可借鉴的经验。     

拱坝—可压缩库水—地基地震波动反应分析方法

本文采用理论数值模型严格模拟可压缩库水与拱坝、地基间的动力相互作用，提出了一种拱坝—可压缩库水—地基系统地震波动反应的时域显式分析方法.针对位于Ⅸ度地震设防区、坝高292m的小湾高拱坝，用本文方法进行了地震动力反应分析，得到如下结论：考虑库水可压缩性将显著降低对小湾拱坝抗震起关键控制作用的部位的动拉应力，降低幅值可达45%，表明附加质量模型过分夸大了小湾拱坝的地震动应力反应，对小湾拱坝的抗震安全评估是不合理的.     

高拱坝坝身泄洪流激振动水弹性模拟研究

研制了对混凝土坝及基岩进行水弹性模拟的新配方和材料，并用此材料成功地对黄河拉西瓦高拱坝坝身泄漏的流激振动进行水弹性模拟试验。在比尺为１：１５０的拱坝－地基－库水耦合系统的水弹性整体模型上，进行了实验模态分析，给出系统的空、满库的模态特性并与理论模态相比较；测定了拱坝坝身泄洪水舌跌落水垫塘消能时，紊流流振动的动力响应，定量地给出响应的强度和频谱；论证了高拱坝坝身泄洪的安全性。     

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究专题主要结合小湾工程研究高拱坝增大坝身泄量,减少1条泄洪洞的泄量分配和泄洪消能布置,拱坝流激振动,泄泄雾化及防护措施,水垫塘体形优化和衬护结构稳定,大型导流洞改建为泄洪洞或放空洞等关键技术问题,提出优化的泄水建筑物及其消能防冲布置和结构设计方案。其中多项研究成果和建议已在小湾工程中采用,解决了该工程在泄洪消能布置和结构设计中的一些关键技术难题。     

小湾高拱坝设计回顾

小湾电站拦河大坝为双曲薄拱坝，坝高292m，为世界第一高拱坝。大坝的安全至关重要，为保证大坝工程的绝对安全，国家在“八五”、“九五”期间对高拱坝的关键技术难题，特别是结合小湾300m级高拱坝，组织全国这方面的一流专家和单位，对拱坝体型，抗震，坝体稳定，坝肩岩体稳定，泄洪消能等关键技术进行攻关研究。文章回顾并简要介绍了设计院和科技攻关成果的基础上，吸收了国内外已建拱坝的实际经验，对影响小湾拱坝安全的几个关键技术提出的设计成果。     

高拱坝泄洪消能防冲技术发展与应用述评

高拱坝泄洪消能的特点是坝高落差大，流量大，功率大，位于河谷狭窄地区，泄洪消能与防冲问题突出，经科学研究，采用“分散泄洪，削弱水流冲击力，加固河床，增强河道抗冲能力”的综合治理措施，较好地解决了泄洪消能布置问题。提出了表孔大差动坎加分流齿，双层多孔，水流撞击，下设水垫塘联合消能的典型布置方案，经实践证明，方案可靠，消能效果好。     

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。     

高水头大流量泄洪消能研究

高水头大流量泄洪消能研究是“八五”国家科技攻关专题，主要结合小湾高拱坝建设，研究在高山峪谷河段上，高水头、大流量泄洪消能问题。专题分别就泄洪消能布置优化；坝身孔口布设及其型式；水垫塘冲刷平衡及消能机理；坝身泄洪振动对坝体的影响；５０ｍ／ｓ高流速空化、空蚀及减蚀措施；高压弧形闸门的伸缩式水封封水试验；高坝泄洪雾化的影响范围等进行研究。并结合漫湾大坝泄洪进行了一系列水力学方面的原型观测，取得了丰富的成     

浅析溢流双曲拱坝的水力学问题

根据模型试验结果,讨论了某工程溢流双曲拱坝出现的水力学等方面的问题,原设计方案拱坝溢流的流程短,堰顶至鼻坎的落差小,挑流水舌以平抛或自由跌落方式泄入下游,水舌扩散及掺气极不充分.要尽可能加大落差及流程,以使水舌挑距及泄量更为理想,对溢流拱坝采用长连续挑流鼻坎消能与冲刷的水力特性进行分析计算表明,其挑流水舌在空中的消能率较小.     

高拱坝泄洪消能水力设计研究与应用述评

高拱坝泄洪消能的特点是坝高落差大，流量大，功率大，位于河谷狭窄地区，泄洪消能与防冲问题突出，经科学研究，采用“分散泄洪，消弱水流冲击力，加固河床，增强河道抗冲能力”的综合治理措施，较好地解决泄洪能布置问题，提出了表孔大差动坎加分流齿，双层多孔，水流撞击，下设水垫塘联合消能的典型布置方案，经实践证明，方案可靠，消能效果好。     

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。     

小湾水电站高拱坝设计与基础处理

小湾拱坝高达294.5 m,总水推力为176 520 kN.拱坝应力水平高,最大主压应力按10 MPa控制.工程位于强地震区,拱坝抗震设防要求高.通过可行性研究、初步设计以及国家"九五"科技攻关等一系列研究,逐步解决了小湾拱坝体形优化、坝踵防裂防渗、抗震、泄洪消能、坝基基础处理和坝肩抗力体地质缺陷处理等关键技术.     

小湾高拱坝三维有限元弹塑性分析

本文采用非线性三维有限单元法，综合多种稳定安全度评价方法（点安全系数法、超载法及强度储备相结合的综合法）分析了小湾高拱坝的变形失稳及破坏发展过程。结果表明，小湾高拱坝点安全系数最小值约为１．８，超载安全系数的４．５，超载强储综合安全系数约３．６。     

高拱坝地震反应与抗震安全性评价

目前，抗震设计已成为高地震烈度区修建特高拱坝的控制性技术难点。“八五”期间结合我国近期将开发的重点工程──高２９２ｍ的小湾拱坝对抗震设防概率标准及抗震可靠度设计；拱坝坝体－地基－库水动力相互作用分析的现场试验验证；伸缩横缝对高拱坝强震反应的影响；及小湾坝址场地对地震动的影响等问题进行了抗震技术攻关研究。在完成上述基本理论和试验研究的基础上，对小湾拱坝进行了分析，得到了在考虑上述因素后的地震反应，并对小湾拱坝的抗震安全性作出评估。     

拱坝——库水——地基耦合系统坝身泄洪动力分析

本文用数学模型的方法研究了拉西瓦拱坝－库水－地基耦合形成的动力特性，分析了不舌部 水垫塘紊流诱发耦合系统的随机振动的动力响应，研究表明：（１）拉西瓦拱坝系统自振频率低，相邻振型密集，库水不但频率降低（最大约１９％），而且改变了其振型分布，（２）地基材料的特性（比重、弹模）对拱坝系统的动力特性影响较大，在水弹性模拟试验中必须采用与地基真实弹模和比重接近的材料。（３）水舌冲击水扩建塘诱发拱坝系统的动位     

高水头大流量泄洪消能研究简介（结合小湾工程部分）

主题主要结合小湾高拱坝建设，研究在高山峡谷河段上，高水头，大流量泄洪消能问题。分别就泄洪消能布置优化；坝身孔口布设及其型式；水垫塘冲刷平衡及消能机理；坝身泄洪振动对坝体的影响；５０ｍ／ｓ高流速空化，空蚀及减免措施；高压弧形闸门的伸缩式水封封水试验；高坝泄洪雾化的影响范围等进行研究。并结合漫湾大坝泄洪进行了一系列水力学方面的原型观测。本文是为“八五”科技攻关成果专辑所写的简介，现摘刊于此供参阅。     

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。     

异型差动坎对水垫塘底板压力的影响

采用异型差动坎消能形式,使拱坝表孔水舌呈分层立体出流、入水分区形态,解决了水垫塘底板冲击压力过大的问题。首先假定水舌入水区域,经计算选择各差动齿坎的参数,再通过模型试验验证,优化调整各参数间的关系,推荐合理的拱坝消能方案。文中结合工程实例,介绍了异型差动齿坝在拱坝表孔上的应用。     

小湾拱坝拱型优化研究

小湾拱坝双心圆，三心圆，椭圆，抛物线，双曲线，对数螺线和二次曲线等７种方案的拱型优化研究成果表明，小湾拱坝的最优线型是二次曲线，由椭圆和双曲线混合组成，坝体体积Ｖ＝６３０万ｍ＾３，比抛物线的最优体型节省５７．８万ｍ＾３，建议小湾拱坝初设中考虑采用，对数螺线，双心圆和三心圆的坝体体积均大于７００万ｍ＾３，可予否定。     

我国特高拱坝坝身泄洪消能技术研究与应用

高坝泄洪伴随着能量的传递和释放,时至今日泄水建筑物遭受破坏的实例仍屡见不鲜,高坝泄洪消能是坝工建设与运行的关键技术之一。以2000年以来国内新建的11座特高拱坝(坝高≥200 m)为主要考察对象,其泄洪消能布置和水力指标均居世界前列。在系统总结探讨水垫塘消能评价指标、孔口体型、泄洪消能布置和水力特性的基础上,重点阐明坝身消能的3种典型创新模式:水舌碰撞的二滩模式、水舌不碰撞的锦屏一级模式、水舌碰撞与不碰撞结合的旭龙模式。研究思路和工程应用逐渐从“泄洪消能工程安全”向“泄洪消能工程安全与减轻岸坡泄洪雾化并重”转变,且水垫塘冲击动水压力均<15×9.81 kPa(标准限值)。近20 a特高拱坝建设快速发展极大地推动了该领域的技术进步和泄洪消能模式创新。建议开展复杂边界数值模拟研发、高坝泄洪TDG(总溶解气体)生成与释放过程研究等。