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扩散角的变化，对进?出水口的水力特性有直接影响 ［１８］ 。因此，本文提出同时改变扩散段底板坡度和
坡度隧洞段坡度（后两者统称为底部坡度），使两者大小相等，既起到增大顶板扩张角的效果，又保证
进?出水口孔口面积和平面扩散角不变。此时，由复杂布置形式隧洞流出的水流能够平顺地流入进?出
水口，进而起到提高拦污栅断面流速分布均匀性的作用。
本文在弯道效应优化体型一的基础上，设置了 ４组底部坡度，坡度间隔为 １°，分别为 ０°、１°、２°
和 ３°（见图 １５）。获得更好优化效果的同时，分析底部坡度对拦污栅断面流速分布的影响。

图 １５ 不同底部坡度进?出水口剖面图

图 １６展示了出流工况下，不同底部坡度进?出水口拦污栅
断面流速不均匀系数。随着底部坡度的增大，各孔拦污栅断面
流速不均匀 系 数 呈 现先 减小 后增大 的趋势。当底 部坡度为 ２°
时，各孔拦污栅断面流速不均匀系数最小且均小于 ２．０，与底部
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０°进?出水口（弯道效应优化体型一）相比，１、２、３和 ４孔流速
不均匀系数降幅分别为 ２５．３％、７．４％、１１．１％和 ２４．３％，拦污栅
断面流速分布均匀，满足设计要求。因此，在弯道效应优化体型
一的基础上，将底部坡度调整为 ２°，如图 １５（ｃ）所示，此时顶板
扩张角由 ２．１１°增大至 ４．１１°，得到弯道效应优化体型二。
５．５ 模型验证 依照重力相似准则，建立弯道效应优化体型二 图 １６ 不同底部坡度流速不均匀系数
的物理模型，模型几何比尺为 ３４．４４。采用声学多普勒流速仪对拦污栅断面流速进行试验量测，采样
频率 １００Ｈｚ，各测点的测量时间 ２ｍｉｎ。将试验获得的各项水力指标与数值模拟计算结果进行比较，
见图 １７。各测点 的 各 项 水 力 指 标 的 计 算 值 与 试 验 值 相 对 误 差 （ 计算值－ 试验值 ?试 验 值 × １００％）在
０．１６％～６．６７％之间，数值 模拟 计算结 果与 模型试 验 结 果 吻 合 较 好，验 证 了 本 文 数 值 模 拟 方 法 的 准
确性。

６ 讨论

６．１ 弯道效应的影响范围 复杂布置形式隧洞由坡度隧洞、立面转弯隧洞和平面转弯隧洞三种形式隧
洞组成，其中弯道效应主要由立面转弯隧洞和平面转弯隧洞引起，下文将二者简称为弯道段。本文通
过设置长度不同的坡度隧洞，使得弯道段与进?出水口之间距离不同，以探究复杂布置形式隧洞弯道效
应的影响范围。本文 共 设 置 了 ５组 坡 度 隧 洞 长 度，长 度 间 隔 为 ５Ｄ，分 别 为 ５Ｄ、１０Ｄ、１５Ｄ、２０Ｄ、
２５Ｄ。不同坡度隧洞长度进?出水口的关键水力指标如图 １８所示。
对于拦污栅断面流速不均匀系数，随着坡度隧洞长度增加，各孔的流速不均匀系数均减小，弯道

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