不同大小台阶组合的过渡阶梯对阶梯溢流坝面压强特性的影响

王 强，杨具瑞，龙远莎，蒋 瑜，卜 宁，万云娇

(1.铜仁学院农林工程与规划学院，贵州铜仁554300； 2.昆明理工大学现代农业工程学院，云南昆明650500)

0 引 言

“宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池”是把泄流和消能有机结合的一体化消能工，在国内已取得了广泛应用，如索风营水电站、阿海水电站、水东水电站、大朝山水电站[1- 4]等。这种消能方式兼有宽尾墩消能和阶梯溢流坝消能的优点，既利用阶梯溢流坝面进一步增进了宽尾墩的消能率，同时通过宽尾墩后水舌底部的无水区向阶梯坝面通气来避免空蚀空化破坏，从而使阶梯溢流坝向高水头大单宽流量方向发展[5]。

但是，随着坝高及单宽流量的增大，坝面掺气浓度降低，阶梯壁面负压增大，较低的掺气浓度不能有效保护阶梯壁面，容易阶梯壁面产生空蚀破坏，针对阶梯式溢流坝这一局限，彭勇[6]、尹进步[7]提出在阶梯溢流坝前端的适当位置增设掺气坎，通过水舌底部强迫掺气，从而增强阶梯坝面的掺气保护作用。张挺[5]在对索风营水电站X形宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的流场进行三维数值模拟时发现，在第1级台阶竖直壁面与溢流坝面交接处存在负压，这是过去试验中未测到的，根据数值模拟提供的负压位置，在模型中重新布置测点，验证了负压的存在。后小霞[8]对阿海水电站Y形宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池溢流表孔进行数值模拟发现，当单宽流量达160 m2/s时，阶梯溢流面负压为-5.55～-9.48 kPa，最大负压出现在阶梯溢流坝与WES曲面连接处。……