泄洪建筑物在水利枢纽工程中占据尤为突出的重要地位,其不仅直接关系到水利枢纽工程投资预算和安全运行,更直接关系到下游两侧人民的生产生活安全。随着我国水利事业的迅猛发展以及对水资源开发保护意识的不断提高,当前对泄洪建筑物泄洪消能不断提出新的要求:在尽可能短的距离内消耗下泄水流所携带的能量、使之平稳地衔接下游天然河床尾水,尽可能减轻下游河床冲刷。对于水工建筑物泄洪消能问题,当前科研工作者主要通过不断增设、改进以及优化各种辅助消能工,旨在提升下泄水流能量耗散,但其通常忽视利用水体自身剪切碰撞、提升消能效果。本文结合常见工程实例,提出利用泄洪建筑物自身属性、促使入池水流横向扩散,加剧相邻水股相互剪切紊动,迫使其在消力池上游区域形成立轴旋滚及局部回流,提前消耗下泄水流能量。相比于常规纵向水跃,该种特殊三元水跃不仅涵盖常规纵向横轴旋滚及表层掺气紊动,又兼具立轴剪切旋滚及局部回流,消力池内流速衰减及能量紊动耗散明显增强,出池水流二次水跃及不均匀横向折冲水流等现象明显消除。本文主要从非完全宽尾墩非对称射流水舌、表底孔共用消力池联合消能及相邻闸室平行水跃等三个方面逐次开展研究入池水流横向扩散对下游流场影响。非完全宽尾墩主要是利用宽尾墩闸室与平尾墩闸室入池水流横向流速梯度,迫使入池水流在消力池上游区域激起大幅度横向扩散,甚至在消力池两侧形成由底至表不断发展的立轴旋滚,显著提升消力池内流速梯度衰减及掺气紊动耗散,迫使下泄水流能量耗散显著向上游发展。相比于常规平尾墩式消力池,非完全宽尾墩各典型工况下出池水流最大流速及平均流速分布减低32%及25%,出池水流二次水跃等不良现象完全消除。表底孔共用消力池即是拆除常规消力池内纵向隔墩,促使表孔泄洪闸及底孔泄洪闸共用下游消力池横向过流断面。在表孔或底孔单独运行时,入池水流过流断面骤然增大,致使其在消力池上游区域内横向扩散,并随之在消力池侧面形成大规模立轴旋滚及局部回流;而在表底孔联合运行工况时,底孔有压射流与表孔无压自由溢流存在横向流速梯度,造成相邻闸室入池水流在消力池上游区域横向扩散并引起显著剪切紊动耗散。相比于常规隔墩式消力池,表底孔共用消力池充分利用消力池横向过流宽度、显著拓宽入池水流横向紊动耗散空间,致使消力池内能量紊动耗散显著向上游发展,出池水流平均流速及最大流速分布降低30%及20%、横向流速梯度更是降低65%,出池水流横向扩散、折冲水流及局部回流等不良水力现象明显消除。相邻闸室平行水跃是指利用相邻泄洪闸非统一开度运行,致使入池水流横向扩散形成楔形平行水跃,并在下游河床上形成高速行进区、相对静滞区以及局部回流区。试验研究表明随着相邻闸室相对开度差值增大,下游河床内高速行进区域不断横向拓宽、挤压局部回流区域空间,能量耗散迅速增强;同时相邻闸室下泄水流分流比基本等同于泄洪闸开度比,而平板闸门过闸水流垂直收缩系数及局部能量损失系数基本稳定不变。相比于传统纵向二次水跃及渐扩式水跃,同等入池水流条件下,相邻闸室平行水跃跃后水深普遍低于传统二次水跃而高于渐扩式水跃,但随着相邻闸室相对开度差值增大,平行水跃跃后水深愈发趋近于渐扩式水跃跃后水深。针对各相对开度典型工况,本文通过实测跃后水深拟合平行水跃共轭水深函数关系经验公式,并对其准确性进行验证,其能准确计算平行水跃跃后水深。结合非完全宽尾墩、表底孔共用消力池及相邻闸室平行水跃实际消能效果,均可发现入池水流横向扩散能促使消力池上游区域形成立轴旋滚、显著提升下泄水流能量耗散,优化出池水流流态。本文从三个常见的工程实例出发,逐次探讨入池水流横向扩散对下游流场影响,为类似泄洪消能工程提供参考意见。