， ，，，

(长江科学院 水力学研究所，武汉 430010)

窄缝消能工冲击波及水翅特性研究

胡晗，杨伟，黄国兵，侯冬梅，杜兰

(长江科学院 水力学研究所，武汉 430010)

窄缝消能工(STED)是一种结构简单、消能高效率的消能设施，广泛应用于高水头、大流量及窄河谷条件的水利工程。然而，由收缩段中冲击波造成的水翅作为窄缝消能工的一种特殊水力现象，将给下游岸坡稳定性和建筑安全带来危害，而由水翅造成的危害没有引起足够的重视，因此有必要对冲击波的形成机制及由此造成的水翅的运动特性进行专门研究。通过模型试验深入研究流态，结合理论分析揭示了窄缝消能工冲击波和水翅之间的内在联系。通过加入修正系数的方式将Ippen理论应用于窄缝消能工中，提出了冲击波波角的简化计算公式和水翅影响范围的估算方法。模型试验的结果显示该估算方法能够精确反映水翅的影响范围，计算相对误差在5%以内。

窄缝消能工；水流冲击波；水翅；运动特性；模型试验

1 研究背景

窄缝消能工采用了特定的挑坎收缩体型，当水流通过收缩段时沿横向收缩，沿纵向伸展[1-2]。在此过程中，水流中的能量被大量耗散，从而有效减轻了水流对下游河槽的冲刷和侵蚀[3-4]。正是由于窄缝消能工消能效率高的优势，其被广泛应用于高水头、大流量及窄河谷条件的水利工程中，成功解决了包括龙羊峡水电站、二滩水电站、水布垭水电站[5]以及隔河岩水电站等多个大型水利工程中的消能难题。……