带键槽透水底板脉动压力试验研究

消力塘防护结构是大坝安全的第一道防线,消力塘的安全是高坝泄洪安全的前提与保障。依托向家坝物理模型,以将“主动防护”与“被动防护”相结合的带键槽的透水底板为试验对象进行试验,主要针对带键槽透水底板的脉缝隙水流压力特性、下表面的脉动压力分布规律、时空相关性、空间相关性和压力频谱特性进行试验分析。结果表明,在水跃稳定区,增设透水孔后,带键槽底板下表面及垂直缝隙处各测点脉动压强最大值和脉动压强系数有所减小;带键槽底板下表面各测点间的相关性有所减小,同时涡漩的空间积分尺度与保持性减小;底板下表面及键槽处各测点的功率谱密度有所减小,并趋于低频。     

变缝宽异型构造底板脉动压力特性试验

在水利工程中,水垫塘是大坝的重要安全防护设施之一,在高速水流冲击下,水垫塘的安全与稳定关系到大坝能否正常运行。以某消力塘水工模型试验为背景,结合模型试验结果,对比分析了不同缝隙宽度对底板下表面脉动压力特性的影响。研究表明:在水跃稳定区,带键槽底板下表面的脉动压强系数会随着键槽间的缝隙宽度的增大而增大,带键槽底板概率密度分布图的正态性较好;当键槽缝隙宽度增大时,带键槽底板可能产生的最大脉动上举力有所减小;对于相同测点,键槽缝隙宽度越大,下表面缝隙涡旋的平均尺度和脉动压力空间积分尺度都越大;随着键槽缝隙宽度变小,带键槽底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

反拱透水底板拱端推力与板块位移研究

高坝消力塘作为下游河床的防护结构，其自身在高速水流冲击下的稳定性与安全性是实现消能和防冲目的的关键所在，是水利工程所面临的亟待解决的课题之一。文章基于模型试验并结合数值模拟研究了反拱透水底板的拱端推力与板块位移特性。结果表明，与不透水底板相比，透水底板可以显著的减小拱端推力，并且拱端推力与板块位移均随开孔率的增加而减小，且减小趋势逐渐变缓，从而可以提高反拱底板的稳定性。结合拱端推力的频谱分析可知，开孔后拱端推力的脉动能量降低，并且功率谱重心向低频移动。文章成果为水垫塘防护结构“主动防护”模式在工程中的应用提供参考。     

高坝泄洪水垫塘底板防护安全研究

高坝泄洪水垫塘底板是重要的消能防护结构,若大坝下游河床防护不当,水垫塘底板的破坏可能危及大坝安全。通过模型试验对影响水垫塘底板受力的因素作了研究和探讨,根据试验结果提出了改善其受力条件,增加工程安全性的相关建议。     

消力塘透水底板脉动壁压幅值相似律研究

以底流消能情况下消力塘透水底板下表面脉动壁压为研究对象,设计了系列比尺(1∶1,1∶2,1∶4)模型试验,分析了透水底板脉动壁压强度、偏态系数、峰度系数以及概率密度函数沿程分布特征,并研究了系列比尺模型试验中脉动壁压幅值特性的相似律问题。结果表明,底流消能情况下消力塘透水底板脉动壁压幅值符合重力相似律。     

不同衬砌形式水垫塘水工模型试验研究

水垫塘作为下游河床消能的防护结构,其自身在宣泄高速水流冲击下的安全性尤为重要,也是水垫塘消能防冲研究的关键。水垫塘底板破坏的主要原因是冲击动水压力(冲击压力和脉动压力),即形成向上的上举力,依托阿尔塔什水利枢纽工程左岸泄洪系统,分别对水垫塘底板衬砌出现的最大上举力和不衬砌时底板抗冲刷能力进行水工模型试验,通过试验为选择设计方案提供数据支撑,提出采用水垫塘底板衬砌的设计方案。     

高坝泄洪雾化工程防护措施研究进展

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修复逐渐演变为在预测雨强及其范围基础上进行工程防护,并逐步与消能建筑物、高边坡的分区、分段防护相结合。通过对系列工程雾化防护措施调研,对高坝泄洪雾化工程防护相关研究成果进行归纳总结,认为不同防护材料在不同雨强的破坏特性及雾化对生态环境的影响是今后泄洪雾化工程防护措施研究的重要方向。     

带键槽透水底板破坏模式研究

通过数值模拟建立三维非线性接触有限元模型,通过非线性静力计算与动力计算分析,研究带键槽透水底板可能的破坏模式,为工程建设、优化带键槽透水底板的体型、水垫塘安全等提供参考。通过模拟可以看出,键槽提高了透水底板水垫塘的整体抗力水平;中间板块的变形速率远远大于边缘板块,中间板块由于锚固失效首先失稳;键槽处的剪应力小于其抗剪强度,不会发生受剪破坏。     

泄洪雨雾对水电站运行的影响及对策

高坝泄洪雨雾是由泄洪引起的非自然降雨和水雾迷漫现象,具有很强的破坏力。多座水电站曾遭受泄洪雨雾的危害性影响,发生过大坝下游交通阻断、电器设备损坏、发电机组停运及水淹厂房事故,或由于泄洪雨雾的下渗作用诱发大坝下游边坡大规模滑坡。水电站枢纽规划设计阶段,需合理布局和采取针对性防护措施,防止产生重大失误。水电站投入运行后应加强泄洪雨雾原型观测,验证设计并完善防护方案。实践证明,总结经验合理开启闸门是减轻或防止泄洪雨雾危害的一项重要非工程性措施。     

高含沙水流作用下水垫塘底板上举力特性试验

针对高含沙水流对水垫塘底板上举力特性的影响,通过模型试验,研究了不同含沙量下底板上举力的分布规律、幅值特性和频谱特性。结果表明:含沙水流作用下的上举力沿程分布规律与清水时相同;各流速下上举力时均值均随含沙量的增大而增大,且基本呈线性函数关系,斜率在0.17～0.22之间;上举力标准差随含沙量的增大先增大后减小,在含沙量为183 kg/m~3时出现峰值;上举力的脉动在0～3 Hz的低频范围内,与清水相比,水流含沙后功率谱的频带宽度增加,高频域内的功率谱密度值有所增加;水流的时间积分尺度随着含沙量的增大呈先增大后减小的趋势。     

底流钢膜消力池底板上表面脉动压力试验

为确保消力池防护结构在水流冲击下的安全,探索一种新的钢膜消力池防护结构,即在消力池传统的不透水混凝土底板上部铺设一层均匀开孔的薄钢板。基于某底流消力池模型试验,研究了铺设均匀开孔钢膜对不透水底板上表面脉动压力分布规律的影响。试验结果表明:铺设均匀开孔的钢膜后,对于消力池前端旋滚区,脉动压力强度系数减小、概率密度函数基本满足正态分布,但幅值范围更加集中;纵向各点的相关性降低、空间积分尺度下降,涡旋保持性降低;脉动压力主频基本不变,但脉动能量集中的频带变窄。与透水底板比较,钢膜消力池防护结构可以有效减小作用在消力池前端底板上表面的脉动荷载,初步表明这种结构具有一定的可行性。     

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。     

重力坝坝体及坝基不同渗透系数对坝基扬压力的影响研究

建立在混凝土为透水材料的基础上,根据不同的防渗类型分别建立无帷幕无排水和有帷幕有排水的两种情况整体渗流分析模型,通过改变坝体和坝基的渗透系数及相对比值,利用有限元法进行稳定渗流分析,研究坝基扬压力的分布及大小,并与现行规范计算值比较。研究表明,考虑渗透系数之后坝基扬压力分布与规范建议值基本一致;在无帷幕、无排水的情况下,坝基扬压力随坝体与坝基岩体的渗透系数比值而变化,并沿建基面出现波动。在有帷幕、有排水的情况下,规范计算扬压力分布较按透水体计算结果偏小;坝基渗透系数越大,所得坝基各点扬压力与规范计算值越接近。     

五强溪水电站右消力池修复设计

五强溪水电站右消力池在“96·7”洪水期间遭受严重破坏 ,产生一巨大冲坑 ,汛后对右消力池进行了修复施工 ,后又对冲坑回填的水下混凝土进行了补强处理。经 1998年多次大洪水的考验后 ,右消力池未发现异常情况。1998年 11月至 1999年 3月 ,又对水下混凝土进行了第二次补强处理 ,水下混凝土的质量进一步提高。根据冲坑回填混凝土后的三维有限元计算分析 ,右消力池修复后 ,可满足大坝稳定与应力传递要求 ,消力池底板的稳定得以保证 ,其不均匀沉陷在允许范围内 ,因此可以认为 ,右消力池修复后可满足工程安全运行要求。     

消力池底板块的失稳破坏机理及其防护措施

本文根据国内外一些高坝消力池和水垫塘失事破坏的调查资料，说明了脉动压力在引起破坏中的作用。从理论上分析了脉动压力的基本特征及其分布规律、板块上脉动上举力的产生机理，论证了脉动上举力是导致消力池底板揭底破坏的主要原因。论述了合理设置止水设施、排水设施以及锚固措施等对防止破坏的效果，讨论了计入脉动荷载的底板块稳定性设计准则，提供了消力池底板块的设计和防护参数。     

老口航运枢纽泄水闸坝消能防冲设计

老口航运枢纽工程是一座以航运、防洪为主,结合发电,兼顾为改善南宁市水环境创造条件的综合性枢纽.泄水闸坝的消能防冲设计应满足船闸下引航道和电站正常运用的要求,减轻对下游河床的冲刷.通过水工模型试验的验证,泄水闸坝的闸下消力池消能效果基本满足设计要求.     

小浪底工程综合消力塘开挖及边坡支护设计与施工

介绍小浪底工程泄洪建筑物下游区综合消力塘的开挖及边坡支护设计与施工 .工程中采用了合理的开挖设计方案、科学的施工方法、先进的施工设备 ,在消力塘上游边坡增设了抗滑桩和排水洞 ,确保消力塘结构的安全 .     

消力池底板混凝土-水-化学多场耦合模型及数值模拟

消力池是水工建筑物经常采用的消能设施之一,其长期稳定和安全运行对确保大坝正常发电和汛期安全行洪至关重要,特别是消力池底板的安全稳定尤为关键。但库水长期存在的物理和化学作用使其遭受不断的侵蚀和损伤,混凝土因而损失胶凝性,强度和耐久性能逐渐下降。通过建立考虑化学损伤的混凝土-水-化学耦合模型,数值模拟底板混凝土的化学侵蚀过程,分析化学侵蚀对消力池底板混凝土强度和耐久性的影响,预测化学侵蚀对已破损消力池底板今后运行的影响,并为今后消力池底板修复中如何提高混凝土抗化学侵蚀性提供依据。模拟结果可定量判断消力池底板的钙溶蚀量,进而判断其弱化趋势等。