在溢洪道工程设计中,当泄槽布置有弯道段且弯道轴线半径比较小时,应在弯道段采取工程措施以改善弯道水流,使弯道水流均匀,减少凹凸岸水面差。“斜槛”是改善溢洪道弯道水流条件的有效工程措施之一。但由于不透水斜槛在高速水流情况下,斜槛背水一侧可能出现无水低压区,发生气穴,从而造成对斜槛的破坏。因此,本文基于弯道水流调整效果,并从斜槛安全可靠运行角度,提出了透水斜槛。目前对传统的实体斜槛开展有较多的研究,而对透水斜槛还未见到系统的研究成果。为此,本文对溢洪道弯道布置透水斜槛弯道的水流特性进行实验研究。本论文主要采用水力学模型实验的方法对溢洪道弯道设置透水斜槛的水流特性进行研究。模型实验方案主要考虑透水斜槛的弯道布置条数、透水斜槛高度、透水率3个因素。其中透水斜槛在弯道段均匀布置,布置角度为45°,布置数量有3个方案(3条、4条、5条)、布置高度有3个方案(20mm、30mm、40mm)、每个高度的斜槛透水率方案有3个,通过控制透水孔的孔径大小进行透水率调节以及弯道无工程措施的比较方案,共计16个方案的水力学模型。利用每个实验方案不同流量的水位、流速及动水压力实验数据,对溢洪道弯道布置透水斜槛弯道的水流特性进行分析,得到的主要成果如下。(1)弯道水流改善效果:通过测得实验数据,绘制图表,整理分析得出结论。根据实验方案,测量数据并计算弗劳德数得到,20mm高度斜槛进入弯道前弗劳德数大于1为急流,弯道内弗劳德数在小于1为缓流,出弯道后为急流;30mm和40mm高度斜槛进入弯道前弗劳德数在0.6~0.9之间为缓流,弯道内弗劳德数小于1为缓流,出弯道后为急流。布置透水斜槛后弯道水面效果与弯道内无透水斜槛相比,改善显著,使横断面最大水面差减少,弯道水面均匀度提高。对弯道水面改善上不同斜槛条数布置效果均有效,一般情况下,弯道断面布置的斜槛条数越多,具有较好水面改善效果;弯道水面改善布置不同斜槛高度对效果有影响,通常透水斜槛高度越高,具有越好水面改善效果,个别情况30mm高度透水斜槛高于40mm;弯道水面改善不同斜槛透水率对效果有不同影响,(1)斜槛较低条件下斜槛透水率对弯道水面改善效果具有较大影响,透水率越低越好;(2)中高槛不同透水率之间水面的改善效果差别不大。本文利用透水斜槛实验数据修正了传统的弯道横断面最大水面差计算公式,提出了弯道横断面最大水面差计算公式在考虑透水斜槛高度、数量、透水率等因素的透水斜槛条件下,可供工程设计参考。(2)透水斜槛对弯道流速的影响:不同高度断面绘制使用Tecplot后处理软件对纵向流速数据进行处理,得到不同数量、高度、透水率透水斜槛布置时弯道纵向流速分布云图。利用Origin软件绘制不同情况下横纵流速沿程、沿断面、垂向流速分布图,分析得出结论。弯道内布置透水斜槛后,与弯道内无工程措施相比,溢洪道弯道内布置透水斜槛均能减小弯道段纵向流速,使弯道内纵向流速分布更加均匀。增设斜槛后,槛前流速降低明显,底流流速变化明显。进口到出口过程流速大小有波动但整体上增加,增加幅度小,但出口处靠近凹岸小区域范围流速最大,纵向水流流速最小均发生在透水斜槛前后;弯道中心线的一些水流在透水斜槛布置下横向流速的方向改变了,横向流速,表层有所减少,底层有所增加,总体削减了弯道内的横向环流,从而提高水面均匀度的数值大小。(3)透水斜槛条件下弯道底板的脉动压力:借助Dj800压力后处理软件对弯道底板的脉动压力进行压力数据分析,透水斜槛设置不同数量高度透水率等因素均对弯道底板动水压强影响,与无工程措施下动水压力相比,弯道底板脉动压强波动小。(4)透水斜槛迎水与背水侧的动水压力:利用测压管测得的数据,分析得到透水斜槛迎水面,时均动水压强大小上,在不同高度测点下的透水斜槛均小于对应高度处不透水斜槛;透水斜槛背水面,不同位置规律不同,靠近弯道左(凹)岸透水斜槛背水面,不同高度测点下的透水斜槛均大于对应高度处不透水斜槛的。弯道中间背水面处,不透水斜槛小于1/4槛高以下透水斜槛数值,不透水斜槛大于1/4槛高至顶部透水斜槛数值。位于弯道右岸背水面时,不透水斜槛均大于透水斜槛。与不透水斜槛相比,透水斜槛设置后,迎水面的降低以及背水面的提高,可以有效降低透水斜槛迎水面与背水面压强差,透水斜槛的稳定性得到提高。且实验中发现,弯道流量较小时,弯道中间位置,较小的负压出现在透水与不透水斜槛顶端。