辜晋德，徐建荣，彭 育，薛 阳，赵建钧, 颜志庆

(1.南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210029； 2.中国电建集团 华东勘测设计研究院有限公司, 杭州 310014)

1 研究背景

我国西南地区水能资源丰富，在该地区兴建的水电工程大多具有 “高水头、大泄量、窄河谷”的特点，坝身泄流量、泄洪功率均达到世界顶级水平，泄洪消能问题十分突出，泄洪安全问题成为了拱坝设计的关键技术之一[1]。20世纪90年代建成的二滩水电站，坝高超过200 m，通过大量技术论证及研究，最终采用“分层出流、空中碰撞、水垫塘消能”的坝身消能布置方式，同时也提出了“水垫塘动水冲击压力不高于15×9.8 kPa”的水垫塘安全控制标准，为高坝建设积累了宝贵的经验，其消能模式及控制标准也被许多水电工程采用[2-3]。随着工程技术的进步，新建水电工程的坝高不断攀升，坝身泄量也不断增大。为了进一步提高消能效率，许多新建的高坝工程在采用二滩消能模式的基础上，结合自身工程特点，基于分散水舌的原则，提出了各具特色的消能布置方式[4]。对于出口流速较高的深孔，水舌落水点可通过调整深孔挑角实现纵向分散；而表孔出口流速较低，水舌落水点可调整范围有限，再加上拱坝体型的特点，水舌容易向心集中。因而表孔的布置大多配合一些促进横向扩散的措施，同时相邻孔口挑角(俯角)不能太接近，以避免水舌横向交叠。表1列举了国内部分大型拱坝的消能布置参数，其中如锦屏一级水电站就在水垫塘消能安全裕度较高的前提下采用收缩式表孔，降低碰撞雾化效应的同时加大了水舌横向距离[5-6]；……