1 试验模型及工况

图2 掺气坎布置示意图

1. 2 测点布置及试验工况

试验从掺气坎末端开始每隔5 cm设置一个测量断面，沿程设置0～26号断面共计27个测量断面，每个测量断面由水底到水表布置3个测点，相对水深y/ h（h为测点断面水深，y为测点垂直于底板的距离，y轴与泄槽底板垂直，掺气坎后水舌下缘处或泄槽底板处y＝0）分别为0. 1（近底水深）、0. 5（中间水深）和0. 9（近表水深）；同时在每个断面上设置3个横向测点，从泄槽左岸至右岸x/ b（b为泄槽的宽度，x为断面上测点的位置）分别为0. 1、0. 5 和0. 9，共计27×3×3＝243个掺气浓度测点。

为研究不同掺气坎组合下的掺气浓度分布规律，设置9组掺气坎组合，并设置5级下泄流量，分别为30 L/ s、35 L/ s、40 L/ s、45 L/ s和50 L/ s，共计9× 5＝45种工况。在每种工况下测量水流的掺气浓度等水力参数值。

2 试验结果及分析

2. 1 泄槽底掺气保护长度分析

根据前人的研究成果，取近壁掺气浓度5%为掺气保护的临界值，即把从底掺气坎末端到近壁水流中掺气浓度刚好减小到该临界值时之间的泄槽长度定义为掺气保护长度Lb，并通过对试验数据进行关联性分析来探究各个工况下掺气保护长度的变化规律。在研究底掺气保护长度时，采用单一因素变量法，在各级流量下，沿泄槽中轴线测量不同掺气坎组合时各断面相对水深为0. 1时的掺气浓度，从而得到不同的掺气坎组合下底掺气保护长度随流量的变化规律，如图3所示。

图3 不同底坎坎比时底掺气保护长度随流量变化规律

由图3可知，对各种不同的底坎坎比m和侧坎坎比n，底掺气保护长度随着流量增大而增大。……