泄水建筑物消能防护设施的冲刷破坏是水电工程运行中的常见问题,国内外学者对此进行了大量的分析和研究,破坏案例仍屡见不鲜。本文主要以金安桥水电站作为研究案例,通过调研统计、模型试验和数值模拟等对其溢洪道运行破坏情况、水动力特性及消力池底板破坏原因等进行反演分析;进而综合反演分析结果以及国内外典型工程的设计和运行情况,对消力塘底板安全控制指标进行总结与探讨。主要研究内容及结论如下:(1)调研了金安桥等国内外共27个消能防护设施破坏工程案例,对其泄洪消能布置、破坏前运行情况、破坏区域、破坏类型及破坏原因等进行了分类统计和分析。(2)通过模型试验和数值模拟等方法,在原型观测结果的基础上,分析了金安桥水电站溢洪道水动力特性。结果表明:水流入池前的跌坎起始位置水动力特性复杂,设计流量工况该处临底流速可达37.74m/s、时均压强出现极小值甚至负压-4.66×9.8kPa、脉动压强出现极大值12.04×9.8kPa;脉动压强主要受入池单宽流量、开孔方式及下游水位控制,建议采用多孔、均匀、对称的开启方式并减少在低尾水位、大单宽流量下长时间运行。(3)依据消力池破坏前实际运行工况,通过模型试验对底板破坏进行反演分析。结果表明:脉动压强均方根最大值为4.08×9.8kPa,其出现位置与消力池底板发生破坏位置吻合,说明脉动压强是底板破坏的主要原因之一。(4)对消力塘安全控制指标进行总结与探讨。结合案例调研和反演分析结果,并与运行良好典型工程进行对比得到:对于消力塘板块整体稳定,建议脉动压强均方根控制在50kPa(约5m水头)以内,单位水体消能率控制在25kW/m~3以内;对于表层抗冲磨混凝土的稳定,建议脉动压强均方根控制在40kPa(约4m水头)以内,单位水体消能率控制在20kW/m~3以内。