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台阶式溢流坝是一种全新的泄水建筑物形式。它一改传统溢流坝在出口处集中消能的形式,使得水流在下泄过程中将能量逐渐消散,不仅有效的避免了建筑物发生空蚀破坏的危险,而且简化了下游的消能设施,节省了工程造价。因此20世纪70年代以来,人们对其进行的研究,方兴未艾。本文通过模型试验对台阶式溢流坝进行了初步的探讨。 按照临界水深yc与台阶高度s的比值yc/s,以及溢流坝斜坡与水平面的夹角θ的不同,可以将台阶式溢流坝中水流流态分为跌落水流,过渡水流和滑行水流。对此三种流态进行划分的一种新方法为:观察台阶上漩涡的发展程度。台阶上没有漩涡生成,水流流态为跌落水流;台阶上生成漩涡,但是漩涡并没有发展到台阶竖直边壁,可以保持其自由形状,水流流态为过渡水流;漩涡发展到台阶竖直边壁,并且在竖直边壁处呈现独特的直角状,水流流态为滑行水流。 水翅是坡度较大的台阶式溢流坝,在流量较小时发生的一种水流现象,对其研究.具有现实意义。通过研究可以得到如下结论:水翅往往在溢流坝上游第一级台阶产生,并存在于几乎整个跌落水流流量范围内,且常常持续到过渡水流;在坝高和底坡一定时,减小水翅起始台阶尺寸,可以显著的降低水翅高度,缩小水翅存在的流量范围;随着溢洪道底坡的增大,水翅高度相应增大,水翅落点处的水平台阶面上的压强出现最大值。 对消能率的研究,是台阶式溢流坝研究中的重中之重。采用间接法,对台阶段的沿程消能率以及总消能率进行了研究,可得出结论为:消能率随相对坝高Hd?/yc的增大而增大,随单宽流量的增大而减小;在坝高和坝坡一定的情况下,台阶尺寸对消能率的影响甚微;在其它条件一定时,溢流坝底坡对消能率影响较小;如果以相对坝高作为自变量,消能率作为因变量,则消能率与相对坝高的关系符合双曲线函数;台阶段的沿程消能率可以占到总消能率的60%以上。关键词釜台阶式滋流坝消能率模型试验水翅跌落水流过渡水流滑行水流