Page 19 - 水利学报2021年第52卷第1期

透空”体型，深孔采用“出口闸墩直线”体型，消除了水舌空中碰撞这部分雾化源，泄洪雾化原型观测
显示水垫塘底板最大动水冲击压力为 14.2×9.81 kPa，小于设计允许值（15×9.81 kPa），水垫塘具有足
够的安全度；枢纽区最大降雨强度为 534 mm/h，雾化区域边坡稳定。
4.2 泄洪洞全程泄洪水流控制 基于空化空蚀理论提出了有压洞弯道整流、无压洞高位限速、龙落尾体
型控压的洞身全程泄洪水流控制技术。将转弯段布置在有压洞内，控制水流流速小于 25 m/s；在无压洞高
位明流隧洞控制水流流速小于 30 m/s，将 75%的水头集中在 25%的龙落尾段，缩短了高流速洞段长度。
通过试验研究和定量设计方法计算分析需气量，在水流流速变化和需气量大的部位分段增设补
气洞，共设置了 3 条补气洞。在容易发生空化空蚀的高流速洞段上游预先形成掺气水流，设置 4 道底
［7］
［8］
板掺气和 1 道侧墙掺气设施 ，有效增大沿程掺气浓度 。
通过水力学模型试验，在连续挑坎基础上将挑坎出口段底板上中间开口，在平面上呈“燕尾”形
状。这种燕尾式挑流消能方式利用了射流冲击原理，出挑水流分别从缺口突跌陡槽前端开口射出，
两侧水流继续从缺口突跌陡槽左右边墙顶沿程连续射出，最后余少量水流从缺口突跌陡槽末端开口
两侧顶部挑射，各股水舌在空中上、下散开，纵向拉伸扩散，最深点冲坑位于河道中心处，解决窄
河谷高速水流归槽难题。

60
50
70 -76.5
146 -6.5
-77 50 -7
145.5 60
-77.5 -7.5 40
145 50 （m/s） -78 30 （m/s） -8 （m/s）
40
相对高程/m 143.5 40 风速/ 相对高程/m -78.5 风速/ 相对高程/m -8.5 30 风速/
144.5
144
-79
-9
-79.5
30
-9.5
20
143
-80
142.5 20 -80.5 20 -10
10 -10.5 10
142 -81
10 -11
141.5 -81.5
0 -11.5
0
540 542 544 546 1160 1162 1164
1010 1012 1014
桩号/m 桩号/m 桩号/m
（a）补气洞#1 （b）补气洞#2 （c）补气洞#3
图 6 补气洞脉动风速原型观测数据
泄洪洞分别于 2014 年和 2015 年开展了两次正常蓄水位（基本同于设计洪水位）下泄洪水力学原型
观测。原型观测成果表明，各工况下有压洞段压力均大于 19.6 kPa，渥奇段底板中心最小压强 39.44 kPa，
与模型试验最小压强 20.8 kPa 和数值分析最小压强 30 kPa 对比，原型更安全，压强梯度平顺；泄洪洞
3
水流掺气率达 50%以上，补气洞平均风速达 63.6 m/s（见图 6），补气洞总进气量约 6000 m ，补气效果良
好且无明显噪音。流速达 51.5 m/s 的超高流速区，实测底板和边墙最小掺气浓度 1.48%，泄洪洞底板及
边墙均无空蚀发生；泄洪出口冲坑位于河道中心处，混凝土护岸无破坏发生，深度小于模型试验值。
5 碱活性砂岩骨料的拱坝高性能混凝土制备
锦屏一级拱坝混凝土用量约 558 万 m ，坝址附近无天然骨料可利用，对于坝址附近储量满足设
3
计要求的三滩大理岩、大奔流沟砂岩进行单一骨料混凝土性能试验研究表明单一骨料混凝土均存在
一定的缺陷。大理岩原岩饱和抗压强度一般在 45 ~ 60 MPa，配置的混凝土早龄期抗拉强度较低，试
件的大部分粗骨料被拉断，粗骨料阻裂能力较差；砂岩骨料为碱硅酸活性骨料，高拱坝无采用碱活
性骨料混凝土的先例。施工区周边可另选的料场，必须到 50 km 外的九龙河口，经济性不佳。
5.1 砂岩骨料碱活性抑制 综合应用砂浆棒快速法、快速棱柱体法、混凝土棱柱体法以及模拟实际
工况的全级配混凝土棱柱体法等多种试验方法，探明了骨料组合、粉煤灰品质与掺量 ［9-10］ 、混凝土总
碱量、养护温度等不同因素对砂岩骨料碱活性膨胀率的影响规律，结合大坝混凝土力学、变形和热
学性能系统研究与全级配试验验证，提出了砂岩粗骨料+大理岩细骨料的组合骨料方案；采用 35%的

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