(1.西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室， 西安 710048；2.嘉兴学院 建筑工程学院, 浙江 嘉兴 314001； 3.上海大学 建筑系, 上海 200444)

1 研究背景

泄水建筑物下游的消能防冲是泄水建筑物水力设计中的重要问题[1-3]。由于建坝区域的地质、地形条件及水力条件不同，可以布置成不同的消能形式。水跃消能作为传统的消能形式被广泛采用[4-8]。水跃分为棱柱体明渠的水跃和空间水跃，水平渠底渐扩明渠段中的水跃[8-13]和水平渠底突然扩大明渠段的水跃(以下简称“突然扩散水跃”)[14-17]是适合扩散河槽的2种不同的空间水跃。

由于空间水跃流动复杂[18-21]，空间水跃引起了相关研究者予以关注。而水平渠底突然扩散水跃的研究较少。关于水平渠底突然扩散水跃水力设计中的重要参数共轭水深比的计算，一类是依赖于试验资料建立的经验公式，这类公式由于受试验资料范围的限制，都有相应的应用范围，使用中也因此受到限制；另一类是借助于动量守恒原理建立的水平渠底突然扩散水跃方程(共轭水深方程)。根据共轭水深方程进行求解获得共轭水深比η(η=h2/h1，h1，h2分别为跃前、跃后断面水深)。后者力学概念清楚，但在推导过程中要引入一些假定，例如，必须假定回流平均水深。因此，根据回流平均水深假设的不同，就可得到不同的水平渠底突然扩散水跃方程。

基于上述研究背景，本文研究突然扩散水跃方程的特性。在回流区平均水深作为代表水深的假设下，根据动量守恒原理推导突然扩散水跃的一般方程。……