复合过水围堰高效填筑技术

针对非洲的朱利叶斯·尼雷尔(Julius Nyerere)水电站大坝成功截流后,上游过水围堰建造期短、工程量大、施工要求高等难题,提出了一种复合过水围堰新型高效填筑技术,重点介绍了底部赶水混凝土浇筑、左岸堆石混凝土浇筑、下游预制挡块模板施工、上游黏土防渗层平起施工、主体胶凝砂砾石变态碾压施工5种高效填筑施工流程及关键技术。工程实践表明,该新型高效填筑技术大幅优化了施工组织与效率,最终在汛期来临之前安全、高效、优质地完成了过水围堰的修筑工作。

雅口航运枢纽围堰过流面局部破坏成因分析

汉江雅口航运枢纽工程二期围堰是以粉细砂为主要填筑材料,并辅以土工复合材料和素混凝土板抵抗水流冲刷的过水围堰。围堰经2021年洪水过流后,过流面混凝土板出现了局部脱空、板间连接钢筋断裂等局部破坏现象,采用非线性有限元方法对过水围堰的应力-变形情况进行数值模拟,进而分析围堰局部破坏原因,提出预防措施。结果表明,在重力及水荷载共同作用下,围堰过流坝坡面不均匀沉降变形过大,致使抗冲刷混凝土板与堰体填筑料间存在不同程度的脱空,板间连接钢筋受力状态由受拉转变为受剪,局部因强度不足发生剪断破坏,最终导致混凝土板的整体性降低,抗水流冲刷能力不足。减小不均匀沉降是预防此类破坏的关键所在,为此可加强填筑碾压,提高材料的密实度,进而增强坝体的抗沉降变形能力;在混凝土板下方设置土工膜反滤,提高材料的抗渗透变形和抗水力冲刷的能力。

猴子岩水电站过水围堰防护方式试验研究

针对围堰防护方式对上游围堰过流稳定性影响问题,以猴子岩水电站过水围堰为例,采用子堰防护和自溃式子堰两种围堰防护方式进行对比试验,量测了上游围堰范围内水力学特性指标,检验了不同的围堰防护方式对围堰过流稳定性的影响。结果表明,采用自溃式子堰方式可降低上游围堰上下游水位差、减小水跃跃首最大流速、减缓堰后冲坑坡度,更有效维持上游围堰的过流稳定,并能安全渡汛。

过水土石围堰下游护坡的溢流设计风险率模型

系统分析河道来流和泄水建筑物结构尺寸的不确定性与过水围堰运行时下游护坡流速水头和设计抗冲流速水头不确定性之间的关系,以及影响围堰下游护坡安全运行的因素。在土石过水围堰最不利流量的分析方法基础上,提出了用围堰下游护坡的流速水头超过设计条件下最不利溢流工况所对应的抗冲流速水头的概率来刻划溢流工况设计风险率。运用可靠性理论的JC法,给出了过水围堰溢流时设计风险率的计算方法,为堰体下游护坡结构及消能防冲设计提供了理论依据。

胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究

大华桥水电站上游过水围堰采用坝址区附近河床天然砂砾石及工程开挖弃渣料作为骨料配制胶凝砂砾石材料,骨料最大粒径250mm。针对河床天然砂砾料含砂量波动大、含泥量较高的特点,系统研究了20%~35%含砂量范围内,胶凝砂砾石材料水胶比、单位用水量、砂率、28d抗压强度之间的关系,并提出了满足材料性能设计要求的水胶比、单位用水量等关键配合比参数控制范围。基于现场碾压工艺试验,提出了250mm大粒径胶凝砂砾石材料碾压施工关键工艺参数。

锦屏二级水电站过水围堰溃堰风险分析

基于锦屏二级水电站过水围堰结构和运行特征,分析了溃堰工况与风险因素,获得了溃堰洪水对锦屏二级工程自身、堰前库区至下游梯级电站范围内的河道影响程度。实例结果表明,该研究对土石过水围堰的防冲设计和溃堰洪水对下游梯级影响评估有一定指导意义。

过水土石围堰下游混凝土板护坡反滤层的可靠性分析

系统分析过水土石围堰下游护坡反滤层的减压作用与护坡稳定性的关系,以几何因素和力学因素建立了反滤层渗透破坏极限状态方程,提出了反滤层设计的可靠性模型及其MonteCarlo计算方法,为过水土石围堰护坡结构的设计提供了理论依据.通过模型试验的对比分析,说明护坡反滤层的结构可靠性分析的可行性,计算模型及其计算方法的有效性.

高水头深覆盖层土石围堰过流保护试验研究

为解决高水头深厚覆盖层河流上土石过水围堰的安全度汛问题,以双江口水电站过水围堰为例,通过1∶60的水工整体模型试验,对不同围堰体型及围堰防护方案进行了试验研究。试验结果表明,对于高水头深厚覆盖层土石过水围堰,当下游水深过低时,在堰面上设置消能防冲平台并不能达到水流消能的目的,可通过对围堰堰脚下游的河床进行防护,使冲坑远离堰脚,以保持过水围堰的整体稳定性。研究成果可为类似工程提供参考。

分期导流过水围堰水力计算模型研究及应用

根据水力学基本原理,建立了分期导流过水围堰水力计算模型,联合求解过水围堰和束窄河床的过流能力及相应的沿程水位、流速和上下游水位落差等水力要素。采用2005年向家坝坝区河段的实测资料对该模型进行了验证,计算结果与实测资料符合良好,可用于工程实际导流决策中。

过水堆石围堰铅丝笼护面失稳破坏临界条件试验研究

从过水堆石围堰护面失稳破坏的工程实践出发,探讨了铅丝笼护面失稳破坏的成因,在模型试验的基础上,分析了影响铅丝笼护面稳定的主要因素及失稳破坏的临界水力条件。并应用水流能量方程和边界层理论,研究了围堰过水时的水流能量转换关系,得到了失稳临界条件的指标和经验判别式。通过模型试验的对比与分析计算,验证了失稳临界条件经验判别式的正确性。

近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例

水利枢纽工程改扩建过程中,为协调施工与泄洪的关系,往往采用过水围堰实现枯水期挡水施工、汛期过流泄洪。汛期泄洪时施工围堰的水力指标三维性强、沿程变化较大,处于泄洪建筑物下游消能区内的围堰段受水流冲刷强度较大,而远离消能区的围堰段受冲刷强度相对较小。为寻求安全、经济的围堰防护方式,采用三维数学模型模拟了某枢纽船闸改建工程泄洪时坝下水流流场,重点分析了围堰附近流态、流速分布、涡量分布及压力分布特性。研究结果表明:下泄水流在消能区围堰附近形成水跃,强烈紊动水流顶冲围堰;在横向围堰与上游局部纵向围堰区域形成高流速、高涡量、非静压作用区域,该区域需加强防护。研究成果为该工程围堰分段、分区防护提供了科学依据,也可供类似工程参考。

土石过水围堰溢流工况判别模式研究

在过水围堰下游护坡稳定的实际观测资料和模型试验的研究基础上,应用水力学能量方程和边界层理论,提出了土石过水围堰过水时的能量转换关系;运用护坡稳定性条件,提出了溢流工况的判别式。通过模型试验的对比与论证分析,验证了判别模式的正确性。

过水堆石围堰溢──渗流规律的研究与计算

通过对混凝土板护面过水堆石围堰结构组成特性及溢流时水力状态的分析，给出了描述堆石围堰过水时堰体内外溢─渗流规律的控制方程，确定了非线性渗流表达式中各项系数的计算式及其物理意义，并建立起计算溢─渗流场的相应数学模型。在计算分析中，对垫层与排水孔的作用采用了相应的数学处理方法，使得理论分析与围堰实际工况比较接近。本文提出的公式与方法简单明了，计算结果与模型试验测值吻合良好，具有一定的实际意义。

土石过水围堰溢流风险分析的Monte-Carlo模拟方法

基于过水围堰下游护坡稳定性分析、实际观测资料和模型试验的研究成果,在分析土石过水围堰溢流工况的基础上,建立了溢洪堰面抗冲刷的风险率模型,提出了风险率的Monte-Carlo计算方法。通过模型试验的对比论证分析,说明溢流风险率计算模型和计算方法是可行的、有效的,为土石过水围堰堰体下游护坡结构和消能防冲设计提供了理论依据。

贫胶凝粗粒料在功果桥水电站过水围堰坡面防护中的应用

针对修筑在大流量、深厚覆盖层河道上的土石过水围堰过水期间的抗冲刷及整体稳定问题,采用贫胶凝粗粒料对堰后坡面进行防护,经过系统的试验研究,获得了较好的材料设计参数。在施工实践中通过现场质量检测以验证设计成果和应用效果。实践表明,经两年的过流检验围堰未发生破坏,实现了应用新材料、加快施工速度、降低过水度汛安全风险的预期目标。

过水围堰导流方式选择的模糊层次综合决策

本研究应用层次分析法和模糊综合评判原理。

两过水土石围堰不同破坏程度原因分析

两过水土石围堰导流标准和导流方案相同,在经受流量Q=3000m3/s左右的洪水后,两围堰产生了截然不同的破坏结果。从上下游堰顶高差、挑流平台高程设计及消能等方面,分析了结构物产生破坏的原因。

大单宽流量下过水围堰的抗冲性能及体型优化模型试验研究

过水围堰因其适用范围广且节约资源和工期等优点而被广泛应用,但在大单宽流量条件下,围堰过水后围堰下游防冲难度较大,因而提出在镇墩上加设微型挑角鼻坎的围堰堰后冲刷控制方法,并进行了体型优化模型试验。结果表明,通过控制镇墩上加设的微型挑角鼻坎挑角使出堰主流略微上抬,不仅可以减轻河道底部冲刷和河面波浪,也能使优化体型过水围堰下游面板的脉动压力达到要求,且不会产生空蚀空化及流激振动的问题,还节省了制作铅丝笼的费用,是非常经济实用的体型设置。

过水堆石围堰下游边坡护坡铅丝笼稳定性研究

本文从护坡块体的一般运动方程出发,研究堆石过水围堰护坡铅丝笼的稳定性,从理论上解决护坡块体的失稳方式,从而使失稳方式的假定更接近工程实际。文中第一次提出护坡铅丝笼“绝对稳定”和“准稳定”概念,并通过研究过水围堰护坡铅丝笼稳定和失稳的运动过程,确定出绝对稳定条件和准稳定条件。经分析后认为,工程实践中过水围堰护坡块体的稳定一般为准稳定,工程设计均应采用准稳定设计;护坡铅丝笼的稳定,不仅对铅丝笼厚度提出要求,而且应对铅丝笼长度、笼间间隙等有严格要求。本文导出的公式也适用于混凝土面板块体等护坡的计算,并编制有通用程序。

功果桥水电站施工导流设计与实践

功果桥水电站具有导流流量大、河床覆盖层深厚、左岸山体地质条件差等特点,采用了枯水期单条导流洞导流、汛期过水围堰过水的导流方式。该工程施工导流设计充分结合了工程枢纽布置、库区移民搬迁、坝址地形地质等特点,较好地完成了初、中、后期导流,并利用下游围堰与大坝之间的基坑作为蓄水池,解决了下闸蓄水期间的生态放水问题。土石过水围堰导流在澜沧江干流首次应用成功。