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(1.长江科学院 水力学研究所，武汉 430010；2.武汉大学 水利水电学院，武汉 430072)

1 研究背景

水工隧洞是水利水电工程中常用的过流建筑物。由于水工隧洞自身的特点，在隧洞布置及设计时，除了地形和地质条件制约外，还涉及到许多水力学问题，主要包括隧洞运行时的水流流态、泄流能力、洞内压力特性以及洞下游的水流衔接等[1]。

按水工隧洞的作用，可分为泄洪洞、导流洞、放空洞以及发电引水洞等，各类隧洞都有各自的水流适用条件。一般深式进水口泄洪隧洞，其承受的水头较高、流速较大，如果体形设计不当或施工存在缺陷，可能会引起高速水流空化空蚀，隧洞出口单宽流量大、能量集中，会造成下游河道的严重冲刷；导流隧洞作为施工期临时过水建筑物，其运行特点是工作水头相对较小、流量变化区间大，如果导流洞是陡坡长隧洞，局部洞段内还会出现时而有压、时而无压的明满流过渡流态，继而引发洞壁的振动或者空蚀破坏[1-2]；放空洞承担大坝检修及人防时放空水库的作用，其工作时的库水位要承接泄洪孔洞的下限工作水位，直至放空水库，放空洞工作水头变幅大，洞内各水流要素也变化显著；发电引水隧洞工作水头较高，一般要求水头损失小，其洞内流速和水流紊动强度有一定限制要求。如果泄洪洞、导流洞以及放空洞等由于技术经济原因而合一布置时，隧洞将面临着不同运行阶段显著的水力差异性考验；相应地，工程设计难度会增大，隧洞的运行管理也更加复杂。……