概要：（4）单层孔和双层孔单泄时进口顶板椭圆曲线前端有分离型空化，且在高程294.14m处测得-3.74m水柱的负压，与门槽下游棱构成三角形低压区。此处初生空化数ói=2.8，当库水位311.22m时水流空化数为ói=2.64.（5）单层孔工作门槽在高程282.0～285.0m范围内有强螺漩流，切向流速13.7m／s，贴近导轨。工作门井与底孔交汇处有一横轴漩涡，且处于负压区，但无空化现象。底孔尾端顶部有-1～-3m水柱的负压。（6）双层孔双泄时工作门槽底孔段，由于门井串水的影响，有一倾斜的强漩涡，在高程287.4m处漩涡切向流速达12.18m／s，漩涡末稍散射到工作门槽导轨处。在底孔与工作门井交汇处的顶部角隅处有一伸向工作门槽的分离型空化区。在模型中可测得空化噪声，但观察到此空化区发放的气泡在其下游不溃灭，并带至底孔出口，在原型噪声测试中也未测得空化噪声，因此可判断此空化区不会发生空化。（7）双层孔双泄时工作门槽深孔段，有一直径为0.6～0.8m的空心强漩涡，切向流速为10.21m／s.且此处脉动压力甚为强烈，最大脉动系数为1.22，相应脉压强度为2.7，且出现-1
三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理,标签：水利工程管理,水利水电论文,http://www.67jzw.com（4）单层孔和双层孔单泄时进口顶板椭圆曲线前端有分离型空化，且在高程294.14m处测得-3.74m水柱的负压，与门槽下游棱构成三角形低压区。此处初生空化数ói=2.8，当库水位311.22m时水流空化数为ói=2.64.
（5）单层孔工作门槽在高程282.0～285.0m范围内有强螺漩流，切向流速13.7m／s，贴近导轨。工作门井与底孔交汇处有一横轴漩涡，且处于负压区，但无空化现象。底孔尾端顶部有-1～-3m水柱的负压。
（6）双层孔双泄时工作门槽底孔段，由于门井串水的影响，有一倾斜的强漩涡，在高程287.4m处漩涡切向流速达12.18m／s，漩涡末稍散射到工作门槽导轨处。在底孔与工作门井交汇处的顶部角隅处有一伸向工作门槽的分离型空化区。在模型中可测得空化噪声，但观察到此空化区发放的气泡在其下游不溃灭，并带至底孔出口，在原型噪声测试中也未测得空化噪声，因此可判断此空化区不会发生空化。
（7）双层孔双泄时工作门槽深孔段，有一直径为0.6～0.8m的空心强漩涡，切向流速为10.21m／s.且此处脉动压力甚为强烈，最大脉动系数为1.22，相应脉压强度为2.7，且出现-1.9m水柱的瞬时负压。
（8）底孔在汛期平均流速14～18m／s.非汛期平均流速18－20m／s.
根据上述水工模型发现的水力学现象和原型空化噪声测试，以及对底孔破坏形态的分析，得出下列结论。①单层孔和双层孔的进口斜门槽导轨和工作门槽导轨的破坏是由于导轨凸体在高含沙强漩涡切向流速作用下的磨损破坏。同时强漩涡使导轨项面压力较低，因磨损
使导轨局部出现负压而产生空蚀破坏。②进口斜门槽为矩形断面，不适应高速水流的要求，使其下游棱的水封座发生分离型空蚀破坏，同时高含沙、高速水流作用下的磨损进一步加剧了破坏。③底孔进口顶板由于椭园曲线与坝面不相切，使此处产生分离型空化而发生空蚀破坏。高含沙水流的磨损也是此部位破坏原因之一。④底孔进口的门槽底坎、底孔底板和边墙等是在高含沙、高速水流作用下的磨损破坏，门槽底坎和底板局部冲坑是由于磨损带来的局部空蚀结果。
4、底孔修复处理
底孔修复处理主要采取两方面措施，一方面在结构体型上进行修改，使过流部位的体型尽量适应高含沙、高速水流作用下的要求，以减免空蚀破坏和减轻磨损破坏。另一方面采用高抗磨蚀材料，以抵抗高含沙水流的磨蚀破坏。
在结构体型上经过深入的多方案比较研究，采用以下的改进措施。
（1）进口斜门槽的矩形门槽改为带错距的斜坡型，即将门槽上下游边错距10cm，并以1∶12斜坡与边墙连接。
（2）进口斜门槽内的方钢导轨改为无凸台平板型，可拆换的不锈钢导轨。工作门槽内的导轨改为表面呈园弧形无凸台，可拆换的不锈钢导轨。
（3）底孔出口降低1m，出口顶高程由288.0m降为287.0m.
采用上述改进措施后，在水力学上有如下改善①进口顶板角隅处及斜门槽下游棱处的分离型空化区全部消失。抬高了底孔沿程压坡线，提高了各部位的水流空化数。基本消除了空蚀破坏的可能性。②各门槽内的漩涡强度明显降低，切向流速降低10%～20％底孔内平均流速降低8%，使磨损破坏有所改善。③双层孔工作门井串水流态得到较大的改善。单层孔工作门槽内水流基本平稳，水位波动幅度大大减小。
5、抗磨材料的选择
为选择抗磨蚀性能好、且比较经济、施工简便的材料，曾委托科研单位进行了大量的室内外试验研究。
（1）普通混凝土
底孔底板和边墙原设计为C20、S8抗冲混凝土，实际混凝土强度已超过C30.但实践和室内试验都证明普通混凝土不能抗御底孔的高含沙、高速水流作用下的磨损。
（2）辉绿岩铸石板
显然铸石板本身硬度很高，莫氏硬度比泥沙中含量较多的石英和长石高l～2级，但质地较脆，易被推移质砸破，而且板间接缝是一个薄弱部位，再加上粘结工艺要求较高，质量不易保证，容易逐块掀掉，发展至成片破坏。因此，此抗磨材料未被采用。
（3）环氧砂浆
现场试验和室内试验证明是最好的抗磨材料，且抗空蚀性能和与混凝土粘结强度相当高，但材料价格非常昂贵，施工工艺要求高，且其固化剂具有毒性，不宜大面积使用。宜用于有较大荷载的过流部位表面。
（4）钢纤维砂浆和钢纤维混凝土
具有较高的抗磨损、抗裂性能，价格远低于环氧砂浆，但抗空蚀能力有待进一步研究，且施工中钢纤维在砂浆中不易拌匀，给施工带来不便。除底孔进口底坎处采用外，其它部份未采用此种材料。
（5）高强砂浆和高强混凝土
抗磨损性能略低于钢纤维砂浆，但抗空蚀能力较好，且价格便宜，施工方便。在砂浆或混凝土中掺入20％的硅粉后，其抗磨损性能显著提高。经综合经济技术比较选用高强混凝土（并考虑掺入20％硅粉）作为底孔底板抗磨层，设计抗压强度60MPa，抗磨层厚度10cm.对于边墙由于混凝土浇筑比较困难，经比较决定采用喷高强砂浆（掺入20％硅粉）作为抗磨层，设计抗压强度50MPa，层厚5cm.在施工工艺上采用潮喷法。
为实现底孔修复处理和改建，关键的施工问题是上游围堰。经过研究，进行了多方案比较，选定了用软模混凝土作为支座的钢叠梁围堰，于1984年10月试沉放成功，并长时间地经受了设计水头的考验。该围堰利用底孔进口斜门槽导向，由伸缩节连接钢叠梁和导向架，在静水中沉放，然后在围堰与闸墩间隙内的锦纶帆布芯橡胶软模中浇注混凝土作为支座并兼止水。围堰高41m（共分7节）、宽5m，设计水头40m.实践证明该围堰结构安全、止水可靠、操作方便、在国内是首创，国外也无先例，为此于1985年获国家科技进步一等奖，详细情况可参见文献［3］。
6、结语
（1）通过底孔斜门槽改建，工作门槽改建及出口压缩等改建工程，在水工模型试验上获得较满意的效果，基本消除了所有空化现象，水流流态得到较大的改善，且节省大量工程投资。
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