臺(tái)階式溢洪道滑行流相對(duì)水力特性規(guī)律研究

馬朋輝，胡亞瑾，劉韓生

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

1 研究背景

水利工程中為攔截水流、抬高水位或調(diào)蓄水量需修建閘、壩等擋水建筑物。擋水建筑物建成后上下游形成水頭差，從而使過(guò)堰或過(guò)壩水流形成巨大的能量。為了消除過(guò)堰或過(guò)壩所形成的水流能量，傳統(tǒng)工程中都是利用光滑溢洪道或溢流壩進(jìn)行挑流消能或在下游修建消力池進(jìn)行水躍消能。為了防止產(chǎn)生空蝕破壞，需要對(duì)這種光滑溢洪道或溢流壩的局部不平整度（特別是垂直水流方向的局部不平整度）作出嚴(yán)格的規(guī)定[1]。

近30 多年來(lái)，隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)溢洪道和溢流壩的體型設(shè)計(jì)產(chǎn)生了很大的影響。臺(tái)階式溢洪道、溢流壩是隨碾壓混凝土筑壩施工技術(shù)的發(fā)展而興起的一種泄洪消能設(shè)施，是在光滑溢洪道的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，并以其優(yōu)于光滑溢洪道、溢流壩的消能率而受到世界各國(guó)水利科研工作者的關(guān)注。臺(tái)階式溢洪道上的水流根據(jù)單寬流量、臺(tái)階高度及坡度的不同，會(huì)出現(xiàn)跌落流、滑行流及過(guò)渡流3種流態(tài)。水利工程中多以出現(xiàn)滑行流進(jìn)行臺(tái)階式溢洪道的設(shè)計(jì)，跌落流常出現(xiàn)在泄流流量較小的情況，過(guò)渡流因其流態(tài)不穩(wěn)定而應(yīng)盡量避免。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，目前的研究主要集中在臺(tái)階式溢洪道滑行流的消能特性方面，研究成果頗多[2-12]，但由于臺(tái)階水流復(fù)雜，尚未得到一致結(jié)論。……