Page 111 - 2021年第52卷第10期

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1∶100 水工模型试验结果表明，1 与 4 表孔采用分流齿坎后，在表孔全开泄洪与校核洪水运行工
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况下，水垫塘底板最大冲击压强分别由 14.15×9.8 kPa、24.69×9.8 kPa 降低至 10.15×9.8 kPa、12.74×
9.8 kPa，达到了预期的优化研究目标。
试验研究过程中，针对分流齿坎布置开展了敏感性对比试验研究 ［34］ ，对比试验了 4 个方案，其中
方案 I 为不设分流齿坎方案，方案Ⅱ为 1 表孔增设分流齿坎，4 表孔不设； 方案Ⅲ为 4 表孔增设分流
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齿坎，1 表孔不设；方案Ⅳ为 1 与 4 表孔均增设分流齿坎，表 2 给出了表孔全开运行与表深联合运行
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工况下水电站底板最大冲击压强试验结果。结果表明，增设分流齿坎能够有效降低水垫塘底板最大
冲击压强的量值并使之满足不大于 15×9.8 kPa 的技术要求。在 6 表孔全开泄洪工况下，尽管 4 个方案
的水垫塘底板最大冲击压强都能满足不大于 15.0×9.8 kPa 的技术要求，但最大冲击压强的量值有比较
明显的差异。单独对 1 或 4 表孔增设分流齿坎，更有利于降低水垫塘底板最大冲击压强的量值。进一
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步的分析表明，在 6 表孔泄洪时，各表孔水舌在挑射进入水垫塘后在横向上出现了部分搭接或碰并情
况，对水垫塘底板冲击压强的分布有显著影响，增设体型合理的分流齿坎后，能够有效控制各表孔
水舌之间的搭接或碰并情况，从而达到降低水垫塘底板最大冲击压强的目的。

表 2 各对比方案水垫塘底板最大冲击压强值与出现位置
测点位置 对应测点的
工况 方案 最大冲击压强×9.8/kPa
测点编号 桩号/m 横向位置/m 高程/m 动水压强×9.8/kPa
Ⅰ F5 145.00 15.00 560.00 65.25 14.15
Ⅱ G1 125.00 10.00 560.00 58.25 6.70
6 表孔泄洪
Ⅲ E4 130.0 20.0 560.00 59.70 8.70
Ⅳ G2 130.00 10.00 560.00 61.20 10.15
Ⅰ G12 190.00 10.00 560.00 92.10 24.69
Ⅱ I14 190.00 0.00 560.00 96.05 28.64
校核洪水工况
Ⅲ R2 197.5 15.0 560.00 83.85 16.44
Ⅳ O14 200.0 -30.0 560.35 79.80 12.74

研究中还发现，采用分流齿坎后，由于改变了表孔水舌的入水范围与姿态，会对水垫塘水流流
态产生较明显的影响，若分流齿坎组合布置方案采用不当，则容易导致水垫塘出现偏流流态，因此
在进行方案甄别时，除了需要关注最大冲击压强指标外，还需要结合水垫塘内的水流流态进行综合
评判，以筛除“伪优”组合方案。

4 分流齿坎宽度的合理取值研究

利用前述 1∶100 整体水工模型，开展了分流齿坎宽度合理取值的系列试验研究。试验分两组，第
一组试验是在保留 4 表孔采用双侧分流齿坎的前提下，研究 1 表孔外侧分流齿坎宽度的合理取值问
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题，第二组试验是在保留 1 表孔采用外侧分流齿坎的前提下，研究 4 表孔双侧分流齿坎宽度的合理取
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值问题。
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在系列试验研究中，对 1 表孔外侧分流齿坎采用的宽度有 0、0.6、1.2、2.4、3.6、4.8、6.0 和 7.2 m
共 8 个 方 案 ， 对 应 的 齿 槽 比 为 0～0.417。 对 4 表 孔 外 侧 分 流 齿 坎 采 用 的 宽 度 有 0、 1.2、 1.2、 2.4、
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3.6、4.2、4.8 和 6.0 m 共 8 个方案，对应的总齿槽比为 0～0.654。分流齿坎纵向长度为 10.3 m，坎高
为 3.3 m。
图 2 绘制了第一组试验 1 表孔分流齿坎齿槽比与水垫塘底板最大冲击压强之间的关系曲线。由图
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可见：
（1）对于表孔与深孔联合泄洪的校核洪水工况，当齿槽比为 0.10～0.30 时，水垫塘底板最大冲击
压强能够控制在 15.0×9.8 kPa以内，齿槽比小于 0.10或大于 0.30，冲击压强最大值都会高于 15.0×9.8 kPa。

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