Page 113 - 2021年第52卷第10期

5 分流齿坎挑角的合理取值研究

在保持分流齿坎宽度与下缘高度不变的前提下，改变分流齿坎挑角，进行了系列试验研究，研
究了-5°、05、5°、10°、15°、20°、25°共 7 组挑角布置方案。
图 4 为各泄洪工况下水垫塘底板最大冲击压强与分流齿坎挑角的关系曲线。试验结果表明：
（1）对于表孔泄洪工况而言，分流齿坎挑角越大，越有利于抑制水垫塘底板最大冲击压强的量
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值。如分流齿坎采用俯角 5°与挑角 25°时，1 、4 表孔泄洪工况下最大冲击压强值分别为 23.85×9.8 kPa、
11.30×9.8 kPa，而在 6 表孔泄洪工况下最大冲击压强值分别为 18.45×9.8 kPa、8.10×9.8 kPa，可见采用
较大的挑角，更能发挥分流齿坎的作用效果。

最大冲击压强×9.8/kPa

图 4 分流齿坎挑角与水垫塘底板最大冲击压强的关系
（2）在表深孔联合泄洪工况下，水垫塘底板最大冲击压强与分流齿坎挑角并不服从单调关系，当分流
齿坎挑角为 15°时，水垫塘底板最大冲击压强为最小，高于或低于 15°时都会导致冲击压强的缓慢增大。
（3）与表孔工况相比，在表深孔联合泄洪工况下，采用不同的分流齿坎挑角，水垫塘底板最大冲
击压强的量值变化幅度则较小。如采用俯角 5°、挑角 15°、挑角 25°时，校核洪水工况下最大冲击压
强依次为 14.34×9.8 kPa、11.24×9.8 kPa、12.54×9.8 kPa。分析表明，在表深孔联合泄洪工况下，水垫
塘底板的冲击压强不仅取决于表孔水舌的分散情况，而且与表孔水舌与深孔水舌的碰并情况有密切
关系。表孔水流的总体分散程度较好，并不意味着与深孔进行碰并的部分表孔水股也分散了，当表
孔分流总体分散性良好，而与深孔碰并的部分表孔水股反而更为集中时，也会导致水垫塘底板冲击
压强最大值的进一步增大。

6 讨论

结合白鹤滩水电站坝身泄洪整体水工模型试验，系统研究了分流齿坎的布置体型与作用效果，
研究发现在 1 与 4 表孔增设分流齿坎能够有效降低水垫塘底板最大冲击压强。尽管与二滩、溪洛渡、
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构皮滩相比，分流齿坎的体型布置与具体尺寸均有所不同，但均是布置在出口为较大俯角的溢流表
孔上才能取得较好的作用效果，在这方面各工程保持了良好的一致性，另外，分流齿坎挑角也均以
20°为最优 ［26-28］ 。
值得指出的是，与二滩、溪洛渡、构皮滩水电站在较多溢流表孔上增设分流齿坎所不同，白鹤
滩水电站只是在个别表孔上布置尺寸较小的分流齿坎即取得了很好的效果。从白鹤滩水电站水垫塘
底板冲击压强分布规律看，在各种运行工况条件下，冲击压强分布较多呈现出尖峰形态，冲击压强
最大值出现的范围往往局限在一个有限的较小范围之内，因此在个别表孔上布置分流齿坎即可达到
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预期的优化目标。白鹤滩水电站设 6 个表孔，表孔挑流水舌分 3 层跌入下游水垫塘，因 1 与 4 表孔出
口为俯角，其挑流水舌入水范围对水垫塘底板冲击压强分布具有控制性作用，试验研究发现，针对
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