齐春风，尹进步

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100)

1 研究背景

近年来，随着我国高水头、大流量泄洪建筑物的不断增加，挑流水垫塘及宽尾墩+消力池联合消能的消能工形式在工程中得到了广泛应用。宽尾墩+消力池联合消能工虽然利用三元水跃进行消能，但分析其三元水跃的形成机理可发现，这种消能形式实质也是挑流与底流联合消能的一种形式［1－4］。

已有工程研究成果表明，无论是高坝挑流水垫塘的消能形式，还是宽尾墩+消力池联合的大单宽泄洪消能形式，2种消能的核心都是水垫塘(水垫塘又称消力池)水流紊动消能，而水垫塘水流能否充分紊动消能的关键因素则是水垫塘水垫深度。一般水垫深度主要取决于下游河道水位及水垫塘末端尾坎高度。由于下游河道水位是随河道流量而变化，不能通过建筑物调整，因此尾坎高度就成为人为可控的决定水垫深度的一个关键因素。

工程设计中尾坎高度的选取一般可以按不同过堰水流的过流能力计算选取，但工程实际观察结果表明:由于水垫塘处于不同程度的紊动状态，而一般堰前水流都比较平稳，因此按过堰水流的过流能力计算得到的尾坎顶部水深与尾坎实际壅水产生的水深之间始终存在一定差距。为了对这一差距进行准确把握，本文结合相关工程模型试验测试研究［5］，对淹没与非淹没2种状态下的尾坎壅水特性进行具体分析。

2 非淹没状态下尾坎壅水特性研究

非淹没状态下尾坎壅水实际就是下游河道水位比较低，而尾坎顶高程比较高，尾坎过流为自由过流的一种形式。……