乐昌峡水电站溢流坝掺气减蚀研究

乐昌峡水电站溢流坝属高水头、大流量泄水建筑物。通过水力模型试验研究,对乐昌峡水电站溢流坝溢流堰面曲线、掺气坎等进行了优化,改善了其运行水力特性和掺气减蚀效果。     

论掺气减蚀

根据国内外大量的工程实例，对掺气减蚀作用、掺气减蚀风险、“龙抬头”式泄洪洞反弧的掺气减蚀问题，掺气槽的数量及掺气槽的布置方法进行了广阔的讨论，得到了几个实用性结论，供有关设计、科研人员参考。     

百色水利枢纽溢流坝掺气减蚀研究

百色水利枢纽工程RCC主坝高130m，最大水头差102m，溢流坝最大单宽流量约166m^3／S，流速超过40m／s，采用宽尾墩加消力池联合消能，由于水头高，流速大，堰面气蚀问题突出，水流掺气是减灭气蚀的有效方法，通过分析其它工程掺气减蚀的经验，就百色水利枢纽大比例尺模型试验来研究百色掺气水流的特性，掺气减蚀效果的评估以及掺气坎的最佳布置。     

掺气减蚀技术及掺气设施研究进展

为优化掺气设施体型并对其水力特性进行研究,在已有理论研究成果与工程实践经验基础上,从水流掺气减蚀机理、掺气水流运动特性及掺气设施体型及布置三方面评述了水流掺气减蚀技术研究进展。针对目前掺气减蚀技术研究中存在的不足,认为今后应进一步加强多泡情况下空化泡-空气泡-边壁微观作用机制,近壁(底板、侧壁)水体掺气浓度、气泡特征的沿程演变规律,复杂条件下掺气设施体型优化等方面的研究。     

掺气减蚀研究的新方向

利用针式掺气流速仪测量掺气浓度场、流速场，气泡尺寸及其概率分布的研究成果表明，原型水流韦伯数高，形成微小气泡的能力比模型强，气泡上浮慢，接近底部的小尺寸气泡概率及掺气浓度比模型大，0．2mm或0．5mm以下的微小气泡可能在掺气减蚀中起着主要作用，完善掺气检测仪器，加强掺气水流中气泡尺寸及其概率分布的观测，比较不同气泡尺寸的掺气减蚀作用，建立多级气泡尺寸的掺气水流数学模型，是今后掺气减蚀研究的新方向。     

盘石头水库泄洪洞的掺气减蚀研究

盘石头水库是正在进行规划设计的一座大型综合性水利枢纽工程，其泄洪（导流）洞流量大、流速高，且结构体型复杂。在综合防蚀减措施设计中，掺气减蚀是一种经济又可靠的措施。     

泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞，在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果，同时，反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上，提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎，并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明，空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度，较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明，泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低，容易出现空化；同时，反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分，底部强迫掺气尚未充分扩散，致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区，从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。     

台阶溢流坝过流掺气减蚀问题的研究

根据大朝山水电站表孔减压模型试验资料,结合原型观测有关资料,对台阶溢流坝掺气减蚀问题进行了分析研究。结果表明,利用表孔宽尾墩+台阶面的过流形式,可以解决台阶面大单宽过流掺气减蚀问题,台阶面水流近底掺气浓度最小在5%以上。高坝试验结果还表明,坝高增加20 m,台阶面水流掺气浓度沿程分布规律不变,即该掺气减蚀方法应用范围可推广至坝高131.0 m的台阶溢流坝。     

空蚀冲击波模式下气泡尺寸在掺气减蚀中的作用

根据纵波在气液两相流（泡状流）中传播时的衰减规律,从理论上详细探讨了水中单个小气泡、气泡群对压力冲击波衰减所起的作用。结果表明小气泡的尺寸或气泡群的最大概率尺寸是减缓压力波强度的关键因素。给出了减缓已知频率的空化压力冲击波的最有效气泡半径（最大概率半径）的计算公式,对应各种不同的气泡尺寸（最大概率尺寸）压力衰减程度的计算公式。这有助于从微观上深入理解掺气减蚀的机理以及认识掺气减蚀的保护作用。     

三峡引航道冲沙方案研究

本文讨论了三峡引航道的冲沙方式和提高冲沙效率的措施。建议在冲沙闸的基础上，增加一条流量为1500m3/s的竖井式冲沙隧洞，同时，通过航道维护手段，控制冲沙水流，提高效率。建议三峡工程采用4000m3/s冲沙流量；汛期和汛末两次冲沙，分别冲刷上游和下游引航道，必要时小幅度降低三峡和葛洲坝库水位帮助增加冲沙效率，在航道边角和口门外，采取挖泥方式清除剩余淤积。     

三峡工程坝下冲刷研究

三峡工程水头高，流量大，下游河床冲刷成为人们的关注点，根据大量原型观测资料，下游河床冲刷与河床工程地质条件密切相关，必须用水力和工程地质两个学科相给的观点去研究河床冲刷问题，这里提供的冲刷坑计算方法和目前水工模型试验提出一个笼统的冲坑概念是不同的，与目前一些公式的冲坑计算方法也是不一样的，而是更符合实际。     

三峡工程混凝土质量声波波速标准研究

通过对不同设计标号、龄期、级配的混凝土试件抗压强度和声波速度的比较试验,结合现场混凝土声波测试,讨论了混凝土强度、龄期、级配、测孔间距等因素对混凝土波速的影响,并根据现行相关混凝土质量验收规范,提出了三峡工程混凝土质量声波波速标准。通过在三峡工程混凝土质量检测中的实际应用,认为该标准是可行的。     

三峡工程左岸非溢流坝8号坝段施工期变形规律及成因分析

通过对三峡工程左岸非溢流坝8号坝段施工期变形实测资料的分析,探讨了该坝段在三维空间的变形规律。通过定性分析和定量分析相结合,讨论了基础缺陷及施工因素对变形的影响,并分析了与施工期重力坝一般变形规律相比有些特殊的变形及产生的原因。     

三峡大坝外部混凝土抗冻融耐久性试验研究

为保证三峡大坝外部混凝土具有优良的抗冻融耐久性，提出以快冻法为基础的抗冻标号。对三峡工程外部混凝土将要使用的骨料和引气剂进行优化组合，优选引气剂品种，获得了既能满足抗冻性要求又能满足施工工艺要求的外部混凝土配合比，提供了掺不同品种引气复合剂的天然骨料、人工骨料混凝土的强度、抗冻融和抗渗试验成果。从满足抗冻指标和降低绝热温升考虑，三峡大坝外部混凝土可掺适量（≤１５％）优质粉煤灰。     

三峡工程泄洪深孔陡槽方案试验研究

 通过对三峡工程泄洪深孔陡槽方案的流态、泄流能力、压力分布等物理量的测量，对其压力特性和空化特性进行了分析。结果表明，其泄流能力能满足设计要求，明槽段压力有显著提高，上游水位175m时的最小空化数亦达到0.28。陡槽方案对提高明槽段的压力及空化数，效果明显。     

三峡工程拌和系统混凝土温控

三峡大坝浇筑块体尺寸大，电站厂房、永久船闸、升船机等建筑物结构型式复杂，多为钢筋混凝土结构，加之三峡地区夏季气候炎热，气温骤降频繁，从而，三峡工程温控防裂任务极为艰巨。拌和系统作为混凝土温度控制的第一道防线，其制冷的主要目的是控制混凝土出机口温度，如何成功地控制混凝土出机口温度，是整个混凝土温控成败的关键。     

三峡工程碾压混凝土纵向围堰设计

三峡碾压混凝土（ＲＣＣ）纵向围堰轴线长１１９１．５ｍ，分上纵段、坝身段和下纵段。其中坝身段为永久Ｉ级建筑物，长１１５ｍ，堰顶△↓１８５ｍ，高１４６ｍ（一期工程高５１ｍ）。在二期导流期间，纵向围堰与二期上下游土石横向围堰保护二期基坑。不设纵缝，仅设横缝，横缝上下游面均设两道紫铜片及一道排水槽，同时在上下游面常态混凝土防渗层内设施导缝。ＲＣＣ标号为Ｒ９０２００号和Ｒ９０１５０号。永久建筑物ＲＣＣ选用２     

三峡水利枢纽大江截流设计

三峡工程施工导流采用“三期导流、明渠通航”方案。二期施工围左岸，进行主河床截流，迫使江水从右岸导流明渠下泄。截流流量为11月下旬的20年一遇最大日平均流量14000m3／s，截流时间选在1997年11月中旬，采用上游单戗堤立堵截流方案。龙口位于主河床深槽右侧，龙口宽130m，最大水深达60m。为防止戗堤头部坍塌，在龙口段先行平抛垫底。龙口进占由两岸同时进行，投抛材料为块石和石渣。设计龙口水位落差0．51～0．71m，口门流速2．13～2．73m／s。     

三峡大坝基础固结灌浆设计及主要工程地质缺陷的处理

三峡大坝基础固结灌浆设计经历了多阶段的调整和完善 ,按照动态设计的原则 ,在现场施工过程中 ,根据实际揭露的工程地质条件 ,从灌浆孔布置和灌浆工艺、施工方法等方面对基础固结灌浆设计进行了优化调整。对坝基出露的主要工程地质缺陷采取了相应的处理措施