我国高坝泄洪消能研究的最新进展

近些年来,我国一直处于水电开发与建设的高峰期,大量的实际需求促进了高坝泄洪消能技术的发展与进步。本文分4个方面总结了近年来我国在高坝泄洪消能研究方面的最新进展情况：（1）高拱坝坝身泄洪消能;（2）高水头大流量底流消能;（3）高水头大流量溢洪道与泄洪洞的水力学问题;（4）泄洪雾化问题。在总结已有研究成果的基础上,对高坝泄洪消能技术的进一步发展,以及与之相应的环境问题及安全运行管理等提出了若干建议。     

跌坎型底流消能工研究综述

近年来,随着人们环境保护意识的不断增强,许多大型水电工程的泄洪消能倾向于采用泄洪雾化较低的底流消能方案。然而,经济和技术两方面的因素制约了底流消能在高水头、大流量水电站建设中的应用。针对底流消能应用于高水头、大流量泄洪工程时存在的问题,在总结已有研究成果的基础上,结合国内向家坝、官地和亭子口以及国外某些高坝工程泄洪消能实践,对跌坎底流消能工的研究进展进行了综合分析。可为类似工程的体型优化设计提供参考。     

高水头大单宽流量底流消能技术研究成果综述

向家坝水电站最大坝高161m，校核洪水下泄流量约49000m^3／s，其泄洪消能建筑物是典型的高水头、大单宽流量、大泄洪功率、高含沙率泄洪工程。由于环境要求严格，常规的底流消能消力池无法达到工程要求。结合工程特点，兼顾“水力与结构”要求，提出了跌坎底流消能形式，并分连续坎和高低坎两个系列进行研究，解决了向家坝水电站泄洪消能难题。该研究成果对高水头、大单宽流量底流消能理念和设计思路具有创新性，为工程设计提供了科学依据，成果可在相关工程中推广应用。     

竖井进流水平旋流式内消能工的水力特性

随着国内外高水头水利枢纽工程的日益兴建，寻求新的消能途径解决高水头大流量条件下泄水建筑物的安全和消能问题是高坝水力设计中亟待解决的难题之一。本文对竖井先进流水平旋流式内消能工进行了试验研究，给出了过流能力，消能率，时均压力等水力参数的研究成果。     

水工隧洞内消能工的研究及应用进展

对于高水头、大流量的水电工程,以往的消能工具有一定的局限性,研究表明,把大面积遭受高速水流作用改为局部承受的消能方式,是高坝泄洪消能的一条有效途径。内消能工主要有孔板(洞塞)式消能工、旋流式消能工、消力井等3种形式。实践表明,内消能工对改善大坝下游水流流态,保护下游环境,保障下游边坡稳定等有积极作用,综合考虑,旋流式消能工具有较大优越性。对水工隧洞内部消能技术尚需开展进一步的研究与实践。     

高坝泄洪安全关键技术研究

我国位于狭窄河谷的大型水利水电工程在泄洪方面的主要特点是高水头、大流量、大泄洪功率,泄洪安全问题十分突出.文中总结并探讨了我国在高坝泄洪消能防护、泄洪振动控制、泄洪雾化防护、掺气减蚀、泄洪安全预警等方面技术的主要研究进展,提出了提高有关泄洪安全性的技术途径,可供有关工程设计和研究参考.     

隔河岩水利枢纽的泄洪消能设计

隔河岩枢纽泄洪消能建筑物的设计方案,是在大量比较方案的设计研究和水工模型试验的基础上,经过反复比较和不断优化选定的。选定设计方案的特点是,首次将收缩射流——水垫池的联合消能工应用于高水头大流量的拱坝坝身式泄洪建筑物上,较好地适应了坝址自然条件和枢纽的运用要求。     

向家坝水电站泄洪消能方案构思与初步研究

受环境和通航条件的影响，向家坝水电站只宜采用底流消能形式，但这种高水头、大流量的底流消能工中外罕见。经大量试验研究提出的高低坎方案，其水力学指标在可接受的范围内，基本可解决向家坝水电站的泄洪消能问题。     

高坝泄洪消能研究应用新发展述评

为适应窄谷河床泄洪消能布置，近年来采用在高程上重叠布置和平面上沿河床纵向拉开的办法，取得了良好的效果。在消能方式方面，除进一步发展了底流，面流（戽流），挑流消能的各自优点外，还发展了适应于窄谷河床高水头，大流量的复合式消能工，内消能以及宽谷河床低佛氏数的泄洪消能布置。有关的科研单位结合国内实际工程提出了一些效果较好的消能工。这些新型消能工分别在实际工程中实施，效果良好。为了进一步提高今后在工程中推     

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     

大流量高水头水电站泄洪消能设计的探讨

大流量高水头水电站泄洪消能型式的选择,是完善枢纽布置和各项功能的重要环节.近年来,一批高坝的设计、建设和运行,显示既有创新有待推广,也有某些问题有待探讨.就防御常见洪水、泄洪建筑物布置以及消能建筑物某些设计,进行探讨.     

大变幅相对淹没度下冲沙闸的水力特性试验

通过陕西汉江旬阳水电站冲沙闸的单体水工模型试验,研究大泄量、中低水头、大单宽和大变幅相对淹没度条件下,冲沙闸在消力池、护坦及基岩3种不同下游消能形式时的水力特性,特别是高淹没条件下的泄流能力设计、计算和大变幅相对淹没度hs/H0条件下的运行方式为泄洪或排沙时下游消能形式的选择。当泄洪时,下游水位高,hs/H0大,护坦和基岩消能形式较优,综合流量系数m′在0.298~0.329之间;当排沙时,hs/H0变幅大,适宜采用消力池消能形式。     

溪洛渡水电站的泄洪消能设计

溪洛渡水电站的泄洪消能具有河谷狭窄、泄洪流量大、泄洪水头高的特点。合理布置泄洪建筑物，解决下游消能防冲问题是该电站设计的关键技术问题之一。本文介绍了设计采取的利用多套泄洪设施，分散泄洪，分区消能的设计思想及相应设计方案和科研成果，初步解决了泄洪消能问题。     

山口水电站泄流能力及消能方式研究

通过对山口水电站泄洪底孔和溢流表孔的泄流能力及消能方式分析计算与水工模型实验相互验证,表明该工程底孔和表孔泄流能力和流态设计计算与水工模型试验基本一致;但由于对河道覆盖层和基岩抗冲能力估计不足,消能工和下游防护都有较大的变化,最终通过水工模型试验调整。结果表明山口水电站工程消能方式研究为今后大流量、低水头、低抗冲流速河道修建消能工提供了经验和设计依据。     

向家坝水电站泄洪消能关键技术研究与实践

向家坝水电站泄洪消能具有"高水头、大单宽流量、泄洪频繁、多泥沙"的特点,其泄洪消能方式受雾化、通航、排沙以及地质条件等方面的制约;通过采用高低坎泄洪消能方案,攻克了向家坝水电站泄洪消能技术难点;达到了雾化影响小、消能效率高、消力池临底流速小、下游水流平顺、泄洪运行方式灵活、悬移质能安全过坝的效果。模型试验、数值分析和原型监测成果表明,立轴漩涡临底强度较低,原型监测尚未观测到立轴漩涡;磨蚀、水流空化、闸门流激振动等方面的水力特性都在允许的范围内;经受了三个汛期的泄洪考验。下游县城紧邻水电站,且局部城区位于古河道的不利地质条件,部分泄洪工况时出现了下游县城局部区域房屋门窗振动现象。通过溪洛渡、向家坝两库联合调度和优化闸门运行方式,振动强度得到显著减小,使门窗振动问题得到有效控制,各项振动量值均在国家规定的人身舒适性评价标准的容许限值之内。     

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。     

万家口子水电站泄洪消能布置优化研究

云南万家口子水电站大坝坝址河谷狭窄,泄洪能量大,水头高,泄洪消能难度大。文章结合模型试验,通过对表、中孔泄流建筑物体型参数进行优化设计,使各孔水流在跌落下降过程中先扩散后碰撞,有效地减小了下泄水流进入水垫塘的动水压力,降低了水垫塘内消能压力,保证大坝和消能建筑物的安全。     

黄金峡水利枢纽工程泄洪消能设计研究

黄金峡水利枢纽工程具有洪峰流量大、泄洪消能建筑物规模大、运行条件复杂、水库调蓄能力小、河床宽度有限、下游水位变幅大等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷问题突出。为尽量减少溢流前缘宽度以及考虑到排沙、施工导流等,经多方案比较,最终确定采用表、底孔结合布置方式。由于泄洪表孔下游单宽流量大、下游水位高,经多方案分析比较和模型试验研究,表孔采用宽尾墩加戽式消力池消能型式,底孔采用底流消能型式,泄流能力满足要求。泄洪消能建筑物分二区布置,各工况下消能效果良好。研究所得成果为类似水利枢纽工程泄洪消能设计提供参考。