邱毅，杨具瑞，陈卫星，任中成

(昆明理工大学现代农业工程学院，云南 昆明 650500)

根据有关工程资料统计，泄水建筑物造价占土建工程总量的30%～40%[1].其中阶梯溢流坝因其低水头、小单宽流量下具有消能率高的特点，从20世纪起就被普遍应用[2-3].随着水利工程高坝建设，尤其是中国西南地区一批世界级的高坝建设，在宣泄大流量时，溢流水舌覆盖使阶梯坝面难以通气，产生坝面空化空蚀及水舌不稳定的情况[4-5].如水布垭阶梯式溢洪道，其最大单宽流量181 m3/(s·m)，通过试验测得阶梯立面最大负压达到7.65 m[6].为了解决高水头、大单宽流量的泄洪问题，中国提出宽尾墩—阶梯溢流坝—消力池一体化消能设施.该设施兼有阶梯式溢流面消能和宽尾墩消能的优点，利用阶梯面进一步提高了宽尾墩的消能率，又利用宽尾墩后的无水区从水舌底部向阶梯坝面通气，避免了空蚀空化破坏，从而使阶梯溢流坝向高水头大单宽流量的方向发展[7]，如云南大朝山水电站、福建水东水电站等[8-9].但是在高水头、大单宽流量条件下，阶梯面上水深加大，底部依然缺乏掺气条件，坝面依然出现轻微的空蚀破坏[10]，如福建水东水电站通过单宽流量为90 m3/(s·m)时，尽管阶梯溢流坝与宽尾墩联合应用，但溢洪道也遭到了轻微破坏[11]；又如阿海水电站运行不到半年，阶梯部分也遭到了空化空蚀破坏[12].因此有必要深入研究一体化消能工阶梯面掺气特性及负压情况.后小霞等[13]通过宽尾墩体型的变化对一……