陡坡阶梯溢洪道预掺气研究

为防止大单宽流量下阶梯溢洪道的空蚀破坏,在阶梯溢洪道首部设置预掺气设施是必要的。前期研究表明,窄缝掺气坎对于缓坡阶梯溢洪道简单且有效。溢洪道坡度对窄缝流态影响是显著的,尤其是局部水跃的形成。因此,与缓坡溢洪道相比,陡坡溢洪道的窄缝掺气坎流态和掺气等水力性能有明显差异。基于此,该文在坡度为39.3o的陡坡阶梯溢洪道上,试验研究了窄缝掺气坎的水力特性。研究结果表明,与缓坡阶梯溢洪道相比,陡坡阶梯溢洪道上的窄缝掺气坎未形成局部水跃,但仍能形成射流。掺气坎下游首级阶梯上的流态是底部掺气的关健。适宜的流态条件下,掺气坎后,射流可提供掺气充分的预掺气水流,研究给出了窄缝掺气坎收缩比合理的取值建议。此外,窄缝掺气坎也可显著提高阶梯溢洪道消能率。