史 蝶，李国栋*，贺翠玲，李鹏峰

(1.西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048；2.中国电力建设集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710105)

中国水资源在时空上分布不均，为高效开发水能资源，高坝建设日益增多。大型水利枢纽在提高发电水头、增加水流流速、提升水能开发率的同时，也带来一些工程问题，如泄水建筑物的空蚀空化和消能防冲、水流压力脉动以及库区雾化等[1]。空化是高速水流中常见且复杂的一种现象[2-3]，尤其是在高水头、高流速的泄水建筑物中极易发生，不仅破坏过流表面，严重时还危及工程的安全运行[4]。国内外泄水建筑物发生空蚀破坏的例子时有发生，如美国的格兰峡重力坝、胡佛重力坝，中国的刘家峡、二滩1号泄洪洞、碧口泄水建筑物及紫坪铺冲沙防空洞等[5-8]。

为消除高速水流产生的空蚀破坏，国内外学者做了诸多研究，根据空蚀破坏形成机理，总结出主要的解决方案有如下4种：控制泄水建筑物过流表面平整度；优化过流体型；采用抗冲性能好的材料；掺气减蚀。根据大量工程实践表明：掺气减蚀在消除空蚀破坏的工程措施中是一种较为经济且高效的手段[9]。20世纪70年代至今，中国开展防空蚀措施研究已取得显著成果，为掺气减蚀技术的后续发展奠定了基础。

综上所述，在泄水建筑物过流表面设置掺气设施，利用水流强迫掺气减少或避免高速水流引起的空蚀破坏，是一种在国内外水利工程建设中广泛应用的手段[10-12]。……