阶梯坝面消能滑掠水流的机理

阶梯消能：在坝面上设置阶梯以形成滑掠水流并保持稳定。溢流时下泄水流流经合理布局的阶梯坝面，紧贴台阶齿缘、呈连续状向下滑移，形成滑掠水流。此时，溢流表面水气混掺；阶梯的坎(凸角)使水舌破碎、脱离下边界，水流向内漩滚碰撞、上下层水体混掺(充分掺气)、强烈紊动；底层水流与阶梯面摩擦。三者共同作用，改变了光滑溢流面上，下泄水流为重力流的特性（泄流因重力作用使动能沿程不断增加）。滑掠水流与重力流性质完全不同；在滑掠水流区，水深、平均流速、水体动能，沿程均保持不变；下泄水流的内部强烈紊动混掺抵消了重力作用，这是滑掠水流的特征，也是阶梯消能的机理。水体位能的减少量即阶梯的消能率。

与阶梯消能率密切相关的四个因素：(1)溢流堰堰高h堰；(2)合理的阶梯结构和尺寸，在标准阶梯上可形成滑掠水流；该参数用表示，为标准阶梯段高度h标准与水体位能(上下游水位差)Z的占比。(3)泄流单宽流量q，与堰上水头相关，该参素Ⓑ直接查表。(4)溢流面坡度对消能率的影响系数直接查表。

阶梯消能率计算经验公式

（自由泄流工况）

阶梯溢流面典型流态——滑掠水流(Skimming Flow)

龙照庵水库阶梯布置图