随着我国水利事业的发展,越来越多的高坝正在建设中,而它们大都修建在西部的崇山峻岭中。鉴于这些修建在峡谷区高坝工程泄洪消能的特点,对于以往那些挑流消能型式,虽然可以挑入离坝下较远的地方,但是如果对河床不加以防护,产生的冲刷坑与坝肩的抗体相毗邻,容易危及坝体的安全。因此在高拱坝工程中,常常修建水垫塘,抵抗水流的冲刷破坏,达到消能防冲的目的。　　在河道与海岸整治工程中常运用碎石和混凝土块组成一定的结构来抵抗水流的冲击。借鉴此种方法,在水垫塘内铺设大量这种散粒体,其构成的柔性高透水性结构能够有效的消除水流的能量,促进流速进一步调整,其透水性对水能的消散,对防止冲坑的扩大有重要的作用。本文的主要内容包括:　　(1)利用流体力学软件,采用RNG k~e紊流模型,利用VOF方法追踪自由表面,采用标准六面体结构化网格,对万家口水垫塘模型进行三维数值模拟,建立具有多层结构的块体护底结构的冲坑形水垫塘。　　(2)分析了块体的不同尺寸、形状、对水垫塘消能效果的影响,选择球体、立方体、椭球体等基本形状的块体,以及不同尺寸的球体,计算得到水垫塘内水流流态、水面线、流速、时均动能等水力参数并对其进行分析。　　(3)分析结果得到了块体护底的水垫塘结构明显优于不加块体护底的水垫塘。特别是在大粒径的球体护底,在流速衰减与消能率方面均比小粒径的球体与其他形状的块体要好。这种堆积体结构的高粗糙度,大透水性的作用更强,能够更明显的加快流速的衰减,冲击区下游的块体有流线的进入和进出,冲击区的影响范围减小,增加了水流的紊动,提高了单位水体的消能效率。这种冲坑形式的水垫塘,能使防冲结构尺寸合理的减小,减小了工程量。