本研究项目将宽尾墩和窄缝挑坎收缩式消能工分别应用于高拱坝坝身泄洪表深孔，提出高拱坝表孔宽尾墩和深孔窄缝泄流形式，实现了高拱坝坝身表深孔水舌的空中无碰撞消能。研究中利用模型试验、紊流数值模拟和理论推导相结合的方法对高拱坝表孔宽尾墩、深孔窄缝挑坎的水力特性进行了研究，如流速、水深、流道压力、水舌挑距及纵向扩散长度和水垫塘底板冲击动压，建立了高拱坝表孔宽尾墩、深孔窄缝挑坎水力计算方法。在1:60锦屏一级水电站整体模型上针对高拱坝无碰撞消能方式的泄洪雾化进行了研究，发现无碰撞消能对降低泄洪雾化强度效果非常显著，同时坝身下泄水流对水垫塘底板的冲击动压进一步减小，消能效果良好。另外分析了无碰撞消能方式的泄洪雾化产生原因和主要雾化源，提出了其泄洪雾化数学模型。本研究还利用PIV粒子测速技术研究了窄长射流在水垫塘内的精细流场结构，发现水垫塘内随着淹没射流流程的增加，射流与周围水体不断卷吸、掺混、剪切，流场中存在大小尺度不同的涡，正是这些涡担负着能量传递和耗散的作用。研究成果有助于推动我国高拱坝泄洪消能在二滩水电站开辟的表深孔水舌空中碰撞 水垫塘消能方式的基础上再上升到一个新的台阶。 2100433B