我国位于狭窄河谷的大型水利水电工程在泄洪方面的主要特点是高水头、大流量、大泄洪功率，泄洪安全问题十分突出。高拱坝水垫塘作为防护下游河床的结构，其自身在高速水流冲击下的安全性是实现消能和防冲目的的关键所在，国内外都不乏破坏的实例。锦屏一级水电站属于典型的高拱坝泄洪、挑跌流消能的布置型式，具有水头高、泄量大、泄洪消能水力条件与水垫塘工作条件和破坏机理复杂的特点，而水垫塘泄洪消能安全问题是锦屏一级水电站运行安全的主要因素之一。本文结合高拱坝（主要为锦屏一级）水垫塘底板泄洪振动原型观测资料，利用多种信号处理技术，研究了水垫塘底板在泄洪状态下的振动特性，研究的主要内容包括：（一）锦屏一级水垫塘动水压力特性研究。结合锦屏一级水电站原型观测成果、模型试验成果，分析了锦屏一级水垫塘底板脉动压力大小、分布规律，以及脉动压力的频域特性。（二）锦屏一级水垫塘底板泄洪振动特性研究。结合锦屏一级水垫塘泄洪振动原型观测资料，重点分析了不同运行工况下底板结构振动响应的强度特征、振动过程变化特征，以及泄洪开孔方式、泄流量对底板振动强度的影响；应用现代谱估计方法，对底板的泄洪振动信号进行频谱分析，研究了锦屏一级水垫塘底板泄洪振动的主频分布规律；根据统计学原理，对锦屏一级水垫塘底板泄洪振动信号的数理统计特征进行了分析。（三）高拱坝水垫塘底板泄洪振动特性研究。结合锦屏一级、拉西瓦、二滩和溪洛渡水垫塘泄洪振动原型观测资料，应用现代谱分析方法和相关性分析方法，探讨了高拱坝水垫塘底板振动的频域特性及相关性特性。（四）锦屏一级水垫塘泄洪振动响应数值模拟计算与安全监控指标。基于有限元原理和计算方法，在ANSYS中建立锦屏一级水垫塘底板的有限元模型，采用原型和模型试验中实测的水流脉动荷载加载到有限元模型上，利用原型荷载计算的结果和实测的原型振动位移数据比对，验证计算模型的可靠性，再对极限泄洪工况下底板的振动位移进行了动力响应数值模拟计算，并对计算结果进行了分析。最后，综合原型观测成果，结合模型试验、数值模拟计算结果，并借鉴其它工程经验，提出了锦屏一级水垫塘底板各安全预警等级下各个监测指标的范围。