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本文以高拱坝溢流表孔分流齿坎为主题，在回顾其工程运用与前人研究成果基础上，结合白鹤
滩水电站可研阶段坝身泄洪水工模型试验结果，探究分流齿坎的布置体型与作用效果，为后续类似
工程提供参考。

表 1 部分高拱坝坝身泄洪水力学指标
序号 工程名称 坝高/m 落差/m 流量/（m /s） 泄洪功率/MW 枯水期河槽宽度/m 基岩情况 河谷形态 完建年份
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1 锦屏一级 305 225 10100 22600 80～100 大理岩 V 型 2013
2 小湾 292 225.9 16890 38300 80～100 片麻岩 V 型 2010
3 白鹤滩 289 200.7 30000 62610 50～90 玄武岩 V 型 2021
4 溪洛渡 278 189.5 32278 59942 70～100 玄武岩 U 型 2014
5 二滩 240 166.3 16300 26500 80～100 正长岩 V 型 1998
6 构皮滩 232.5 144 25840 38300 136 石灰岩砂岩 V 型 2009

2 高拱坝溢流表孔分流齿坎的相关研究与工程应用

作为高拱坝溢流表孔体型优化的有效技术措施之一，分流齿坎方案已在二滩、溪洛渡、构皮滩
等大型高拱坝工程中得到了实际运用 ［26-28］ 。水工模型试验研究表明，表孔增设分流齿坎，可以促进表
孔挑流水舌在横、纵向上的分散，有效降低水垫塘底板冲击压强。
从体型布置看，分流齿坎的类型可以分为双边齿坎、双中齿坎、内侧边齿坎、以及外侧边齿坎
四大类。而分流齿坎的细部尺寸，则包括齿坎高度、齿坎宽度与挑角三个最为关键的参数。已有研
究表明，增设分流齿坎的效果，不仅与分流齿坎的类型、细部尺寸有关，而且与不同表孔采用不同
齿坎布置的组合方式有很大关系，需要开展大量系统的试验研究以择其优。我国目前已建成投产的
二滩、溪洛渡、构皮滩水电站三座高拱坝工程，均采用了不同的分流齿坎布置方式。
二滩水电站坝身泄洪布置有 7 个表孔与 6 个中孔，表孔堰顶高程 1188.5 m，堰上正常水头 11. 5 m，
每孔宽度 11 m，闸墩宽 11 m，溢流前缘总宽 143 m。为分散水流以适应表孔、中孔水流撞击消能的需
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要，表孔出流采用自由跌落大差动跌坎消能形式， 1 、3 、5 、7 孔跌坎俯角 30°，2 、4 、6 孔跌坎
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俯角 20°，泄流时可把水舌沿水流方向分散成两片。同时，在 2 —6 孔跌坎上布置双侧分流齿坎，在
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1 与 7 孔外侧布置单侧分流齿坎，以利水舌进一步分散。各分流齿的挑角均为 20°，为防止分流齿坎
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出现空化空蚀破坏，每个齿侧设置 2 个直径 0.3 m 的通气孔，并与齿坎下游 2 个直径 0.3 m 的通气孔相
连通。表孔采用大差动跌坎加分流齿后，泄流水舌能纵、横向充分扩散，大大减小了水垫塘底板的
动水压力。水工模型试验表明，其冲击动压比不设分流齿坎时减小 80%以上，消能效果十分显著 ［1-4，26］ ，
成功地解决了坝身表孔单独运行这一最不利工况下的泄洪消能问题，为高拱坝、大泄量表孔溢洪道
提供了一种新型消能工。
溪洛渡水电站坝身泄洪采用“分层出流、 空中碰撞、水垫塘消能”的布置形式，坝身泄洪孔口布
置 7 个表孔和 8 个中孔，平面上相间布置。其中表孔尺寸为 7～12.5 m×13.5 m（宽×高），溢流堰顶高程
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586.50 m，设弧形闸门，出口为大差动挑流齿坎，其中，1 、7 出口鼻坎采用俯角 10°，2 、6 采用俯
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角 30°，3 、5 采用水平出流，4 采用俯角 20°，为进一步促进表孔水舌分散，2 —6 表孔出口中间均设
置 2 个中齿坎，将水舌分为 3 股较深的水流，从而改变水舌的形状和落水范围。中孔尺寸为 8～6 m×
6.7 m，孔底高程 499.5～501.0 m，进口设 平板检修闸门，孔壁设钢衬，出口孔口设弧形工作闸门，
挑流出流；坝身孔口泄洪挑流水舌均匀归槽至坝下水垫塘，水垫塘长 360 m，末端设二道坝。坝身孔
口最大泄量 30 902 m /s，约占枢纽总泄量的 60%。通过一系列模型试验和数值模拟研究，实施方案
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的坝身孔口具备体型设计合理，进口水流条件良好，流态稳定，在各种水位工况下，坝身泄洪水流
归槽良好，且由于水垫塘水深达 60～80 m，水垫塘底板最大动水冲击压力不大，仅在宣泄校核洪水
［9］
时测值达到 15.1×9.8 kPa 。
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