孟云祥，孙 贺，杜振康，朱光明，闫秀秀

西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 咸阳 712100

与传统光滑溢洪道相比，台阶溢洪道具有施工方便、工期短、消能率高等显著优点[1]。国内外许多专家学者从不同角度出发对不同形式的台阶溢洪道及其水力特性进行了理论推导、模型试验与数值模拟研究，取得了较为丰富的研究成果[2-4]。在实际工程中，台阶溢洪道前端掺气坎形式对台阶水流流态影响较为明显。基于此，文章以贵州某水库台阶溢洪道为工程背景，从优化台阶与消力池内水流流态出发，重点对台阶前端掺气坎进行体型优化调整，以期为实际工程提供合理体型。

1 工程概况

贵州某水库大坝坝顶中部设泄洪表孔，为开敞式不设闸泄洪方式，坝高80m，其中堰顶高程为605m，共3孔，单孔宽11m，溢流净宽33m。溢流堰型采用WES实用堰，曲线方程为y=0.149x1.85。采用台阶泄槽，台阶高度为2m，台阶坡比为1∶0.8，采用消力池消能方式，消力池宽度为35m，池长50m，尾坎高4.5m，体型参数如图1所示。特征水位实测流量如表1所示。

图1 台阶溢洪道体型参数详图（单位：m）

表1 水库溢洪表孔特征水位实测流量表

2 模型布置

水工模型试验按重力相似准则进行设计，按照试验任务要求，模型为正态模型，采用比尺Lr=50。

模型试验段制作范围为上游库区从坝顶轴线向上210m（模型4.2m），下游河道从消力池末端向下游300m（模型6.0m），再加上溢洪表孔长度约124.5m（模型2.49m），模型制作范围总长约634.5m（模型12.7m）。

3 存在的问题及解决思路

基于水力学试验流态观测和数据量测后发现，该水库工程溢洪表孔存在以下问题：（1）由于台阶起点没有形成掺气空腔和掺气水舌，应该在台阶起点增加掺气坎，实现台阶上段水流的掺气，同时改善台阶起点水流流态；……