王思瑩，劉向北，陳 端

(長(zhǎng)江科學(xué)院 水力學(xué)研究所，武漢 430010)

挑流水舌泄洪霧化源形成過(guò)程研究

王思瑩，劉向北，陳 端

(長(zhǎng)江科學(xué)院 水力學(xué)研究所，武漢 430010)

水利工程大功率泄洪引發(fā)的強(qiáng)降雨及霧流對(duì)工程運(yùn)行安全和周?chē)鷳B(tài)環(huán)境均可能產(chǎn)生較大影響。以往研究工作主要從工程安全出發(fā)，關(guān)注大壩下游兩岸岸坡的泄洪霧化影響范圍和雨強(qiáng)分布特性。由于泄洪霧化涉及復(fù)雜的水氣兩相流和高速水流運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，現(xiàn)階段對(duì)霧化形成機(jī)理的研究尚不透徹。通過(guò)概化模型試驗(yàn)，利用高速攝影等測(cè)量手段，對(duì)不同水力條件下挑流水舌落水產(chǎn)生泄洪霧化的過(guò)程進(jìn)行了觀(guān)測(cè)分析，重點(diǎn)研究了落水點(diǎn)附近表面水體激濺反彈產(chǎn)生霧化源的過(guò)程，分析了泄洪霧化主要霧化源的組成和特點(diǎn)。研究表明泄洪霧化主要由水舌空中紊動(dòng)摻氣形成的拋灑霧源和水舌與下游水體碰撞反彈形成的激濺霧源組成，特別指出激濺霧源的形成與水舌入水導(dǎo)致的下游水體表面周期性壅水形成、破裂、消落的過(guò)程密切相關(guān)。

泄洪霧化；拋灑霧源；挑流水舌；落水區(qū)；激濺霧源

1 研究背景

隨著我國(guó)水利水電事業(yè)的高速發(fā)展，大量“高水頭、大流量、窄河谷”的大型水利樞紐正在或準(zhǔn)備興建。已有工程運(yùn)行實(shí)例表明，高壩泄洪時(shí)很可能會(huì)在下游兩岸岸坡引起降雨和霧流現(xiàn)象，稱(chēng)為泄洪霧化。由于高壩泄洪霧化引起的降雨強(qiáng)度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然降雨特大暴雨的雨強(qiáng)值，其對(duì)電站樞紐的正常運(yùn)行、交通安全、周?chē)鷳B(tài)甚至下游岸坡的穩(wěn)定均可能造成較大危害。現(xiàn)在水利工程設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)泄洪霧化的危險(xiǎn)比較重視，一般在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中就加以考慮，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的泄洪霧化影響預(yù)測(cè)分析和相應(yīng)的防護(hù)設(shè)計(jì)[1-4]。相關(guān)科研設(shè)計(jì)單位通過(guò)原型觀(guān)測(cè)、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等研究手段，研究了很多大型水利工程泄洪時(shí)造成下游岸坡的霧化雨強(qiáng)等級(jí)劃分、降雨和霧化影響范圍等[5-6]。在此基礎(chǔ)上，對(duì)擬建工程的泄洪霧化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并進(jìn)行不同方案的工程防護(hù)措施研究[7-9]。為了進(jìn)一步提高泄洪霧化影響范圍和雨強(qiáng)的預(yù)測(cè)精度，為相關(guān)防護(hù)等級(jí)劃分和防護(hù)設(shè)計(jì)方案制定提供依據(jù)，有必要對(duì)泄洪霧化的形成過(guò)程和發(fā)展機(jī)理進(jìn)行研究。

原型觀(guān)測(cè)環(huán)境惡劣，泄洪水舌落入水體產(chǎn)生激濺，然后擴(kuò)散形成降雨霧化的過(guò)程觀(guān)測(cè)難以實(shí)現(xiàn)。而物理模型試驗(yàn)的比尺效應(yīng)以及觀(guān)測(cè)手段的難度也抑制了相關(guān)研究的進(jìn)展。當(dāng)前對(duì)泄洪霧化形成過(guò)程的研究仍以數(shù)值模擬為主。針對(duì)霧源水舌挑射、落水、反彈的過(guò)程，學(xué)者們建立了不同的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬研究?，F(xiàn)在科研界公認(rèn)泄洪霧化主要由水舌的空中擴(kuò)散摻氣和落水激濺產(chǎn)生，其中落水激濺又是主要來(lái)源[10-11]。劉宣烈等[12-13]研究了空中水舌摻氣擴(kuò)散過(guò)程及其運(yùn)動(dòng)特性，得到了水舌斷面含水濃度的沿程變化規(guī)律。梁再潮[14]擬合了水舌運(yùn)動(dòng)軌跡、沿程摻氣濃度、濺水區(qū)域、霧源量等參數(shù)的計(jì)算公式。張華等[15-16]建立了水滴隨機(jī)碰濺的數(shù)學(xué)模型, 分析預(yù)測(cè)了挑流和底流消能泄洪霧化的地面降雨強(qiáng)度分布。柳海濤[17]在前人基礎(chǔ)上改進(jìn)了水舌入水噴濺的隨機(jī)計(jì)算理論，開(kāi)發(fā)了對(duì)濺水區(qū)進(jìn)行時(shí)空離散的隨機(jī)數(shù)學(xué)模型。此外，武漢大學(xué)劉士和教授課題組利用水泵產(chǎn)生的高速水流與水面碰撞形成霧源，結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果，對(duì)霧化水流濺拋雨滴進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)研究[18-19]。

至今為止，對(duì)泄洪霧化源的直接觀(guān)測(cè)研究仍不多見(jiàn)，有待深入補(bǔ)充。本文采用物理模型試驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)挑流水舌落水產(chǎn)生霧化的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量分析，分析了水舌空中拋灑和落水點(diǎn)附近水體激濺反彈產(chǎn)生霧源的詳細(xì)過(guò)程，可給泄洪霧化預(yù)測(cè)和形成機(jī)理研究提供參考依據(jù)。

2 試驗(yàn)布置

本試驗(yàn)在長(zhǎng)江科學(xué)院泄洪霧化概化模型[20]上進(jìn)行，模型規(guī)模為20 m×3 m×6 m(長(zhǎng)×寬×高)。泄水建筑物采用有機(jī)玻璃制作，結(jié)構(gòu)體形依據(jù)某水利工程表孔設(shè)計(jì)，為WES溢流堰接斜坡和出口連續(xù)挑坎的形式。整個(gè)泄水建筑物長(zhǎng)2.3 m，高1.7 m，寬0.3 m，出口挑坎挑角為20°，安裝高程為3.0 m。上游水庫(kù)由高水箱模擬，下游水池規(guī)模為8.0 m×2.6 m×1.6 m(長(zhǎng)×寬×高)。模型上下游水位通過(guò)測(cè)壓管測(cè)量，流量采用量水堰測(cè)量。試驗(yàn)中采用2臺(tái)高速攝影設(shè)備記錄水舌和落水點(diǎn)附近水體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，圖1為高速攝影的測(cè)量布置示意圖。

圖1 泄洪霧化試驗(yàn)測(cè)量布置Fig.1 Arrangement of measurement for the test of flood discharge atomization

如圖1所示，試驗(yàn)中采用強(qiáng)光源從水舌側(cè)上方照明，2臺(tái)高速攝影儀分別布置在水池側(cè)邊和下游斜上方，拍攝頻率均為200幀/s。試驗(yàn)測(cè)量了來(lái)流流量40～180 L/s范圍內(nèi)6種工況下挑流水舌的落水過(guò)程，各試驗(yàn)組次對(duì)應(yīng)的水力條件如表1所示。

表1 試驗(yàn)條件Table 1 Test conditions

表1中水頭表示泄水孔的堰上水頭高度，與流量和出口流速變化相對(duì)應(yīng)；水頭落差定義為建筑物出口與下游水池水面的高差，對(duì)應(yīng)水舌落入水體時(shí)所攜帶的能量和流速。試驗(yàn)中測(cè)量了表1所示的不同流量條件下，水舌落入下游水池的過(guò)程中在沿程及落水點(diǎn)四周形成的拋灑和激濺霧源的情況，測(cè)量分析結(jié)果見(jiàn)下節(jié)。

3 研究結(jié)果

如圖2所示，高壩泄洪霧化形成過(guò)程可以分成2個(gè)階段來(lái)研究，首先在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中挑流水舌和下游水體表面形成不連續(xù)水體和破碎水滴等形式的霧化源(簡(jiǎn)稱(chēng)霧源)；然后霧源在慣性和水舌風(fēng)等作用下，向周?chē)鷶U(kuò)散形成降雨和霧流。其中霧源的形成是泄洪霧化的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，且由于其觀(guān)測(cè)和研究難度大，現(xiàn)階段仍極少見(jiàn)專(zhuān)門(mén)針對(duì)霧源的研究成果報(bào)道。已有觀(guān)測(cè)結(jié)果表明，泄洪霧化有2種主要來(lái)源。一是水舌在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于本身紊動(dòng)和與周?chē)諝庀嗷プ饔脤?dǎo)致表面水體裂散而形成的拋灑霧源；另外一個(gè)是水舌落水下游水體的過(guò)程中，與下游水體相互碰撞反彈而形成的激濺霧源。這2種霧源的分布區(qū)域和強(qiáng)度與來(lái)流的水力條件以及水舌的運(yùn)動(dòng)過(guò)程直接相關(guān)。

圖2 泄洪霧化形成過(guò)程Fig.2 Formation process of flood discharging atomization

表2統(tǒng)計(jì)了本文各試驗(yàn)條件下挑流水舌落水區(qū)范圍的特征參數(shù)。圖3為不同流量條件下，挑流水舌空中形態(tài)以及落水區(qū)附近流態(tài)的照片。

表2 不同試驗(yàn)工況下挑流水舌落水區(qū)特征參數(shù)Table 2 Characteristic parameters of the nappedrop area in different hydraulic conditions

圖3 拋灑霧源和激濺霧源Fig.3 Atomization sources formed by dropping and splashing

試驗(yàn)觀(guān)測(cè)和研究表明[21]，2種霧源的粒徑組成和出現(xiàn)頻率有明顯區(qū)別：拋灑霧源主要分布在空中水舌的兩側(cè)區(qū)域，數(shù)量較少，雨滴顆粒較大，主要受重力作用；激濺霧源主要分布在落水區(qū)四周，數(shù)量較多，雨滴大小各異，除重力作用外，空氣阻力對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)的影響也較大。從以上圖表中可以看出，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，流量越大，挑流水舌的內(nèi)外緣挑距越大，落水區(qū)長(zhǎng)度和寬度也隨之有所增加。隨著來(lái)流流量和水舌流速的增加，挑流水舌所攜帶的能量增大，其水舌紊亂程度以及與下游水體的撞擊激烈程度也增大，因此誘發(fā)的拋灑霧化源和激濺霧化源的強(qiáng)度和范圍都更大。

由于拋灑霧源雨滴分布范圍較廣、出現(xiàn)頻度低，受視野范圍限制，不便用高速攝影技術(shù)記錄。以往研究也表明，激濺霧源是泄洪霧化最主要的影響源，所以本文針對(duì)激濺霧源的形成過(guò)程進(jìn)行了重點(diǎn)觀(guān)測(cè)。下面以Q=64.5 L/s的典型工況試驗(yàn)結(jié)果為例，分析挑流水舌落入下游水體過(guò)程中形成激濺霧化源的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在該水力條件下，試驗(yàn)觀(guān)測(cè)得到挑流水舌外緣挑距約為3.8 m, 內(nèi)緣挑距約為3.1 m，水舌落水橫向范圍約0.7 m。

圖4 落水區(qū)霧化源形成過(guò)程(Q=64.5 L/s，dH=2.05 m)Fig.4 Formation process of atomization source in nappe drop area(Q=64.5 L/s, dH=2.05 m)

圖5 落水區(qū)水面壅水形成和消落的過(guò)程示意圖Fig.5 Formation and dissipation of water surface bulge in nappe drop area

圖4是利用高速攝影技術(shù)從側(cè)面拍攝的典型周期不同時(shí)刻落水區(qū)附近的流態(tài)圖，圖5是一個(gè)壅水漲落周期中落水區(qū)水面線(xiàn)變化過(guò)程的示意圖。根據(jù)連續(xù)拍攝的高速攝影圖片可以看出，高速運(yùn)動(dòng)的挑流水舌在落入下游水池并下潛的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致水體表面周期性地形成壅水、破裂、消落，相應(yīng)地在該區(qū)域形成周期性變化的激濺霧化源。分析結(jié)果表明，本試驗(yàn)工況條件下落水區(qū)形成壅水-消落產(chǎn)生霧源的脈動(dòng)周期約為0.25～0.35 s。從圖4和圖5中可以看出，在前半周期中落水點(diǎn)前的主體水面前沿向斜前方隆起，后沿上升幅度相對(duì)較緩；到達(dá)最高點(diǎn)形成壅水鼓包之后，壅水的主體水面前沿基本在原位置下降，后沿水面向斜前方消落。整個(gè)過(guò)程在落水區(qū)域形成霧源的空間分布特性也隨壅水進(jìn)程而變化?？傮w來(lái)說(shuō)，在壅水的形成過(guò)程中水面散裂水體形成的霧源更為明顯。壅水形成過(guò)程中霧源雨滴向上激濺，壅水消落過(guò)程中霧源雨滴向下滴落。霧源雨滴的空間分布和粒徑組成也隨之變化。

4 結(jié) 論

本文在泄洪霧化的概化模型試驗(yàn)中利用高速攝影觀(guān)測(cè)了挑流水舌落入下游水體過(guò)程中產(chǎn)生泄洪霧化源的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，主要結(jié)論如下：

(1) 挑流水舌落水過(guò)程中有2種主要泄洪霧化來(lái)源：一是水舌在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于本身紊動(dòng)和摻氣而形成的拋灑霧源；另外一個(gè)是水舌落入下游水體的過(guò)程中，與下游水體相互碰撞反彈而形成的激濺霧源。

(2) 拋灑霧源雨滴粒徑較大，顆粒數(shù)量與水舌紊動(dòng)程度和摻氣情況密切相關(guān)，主要分布在空中水舌兩側(cè)區(qū)域。激濺霧源雨滴粒徑范圍較廣，顆粒數(shù)量與水舌入水速度、紊動(dòng)程度及下游水體厚度相關(guān)，主要分布在落水區(qū)附近。

(3) 激濺霧源的形成與水舌入水導(dǎo)致的下游水體表面周期性壅水形成、破裂、消落過(guò)程密切相關(guān)。在壅水形成過(guò)程中，霧源雨滴向上激濺，壅水消落過(guò)程中霧源雨滴向下滴落，霧源雨滴的粒徑組成和空間分布也隨之變化。

[1] 宋學(xué)禮. 淺析白山泄洪霧化的幾個(gè)問(wèn)題[J]. 東北水利水電,1997，(1): 40-42. (SONG Xue-li. Analysis on Several Problems of Baishan Release Flood Water Atomization[J]. Water Resources & Hydropower of Northeast, 1997, (1):40-42. (in Chinese))

[2] 張 華，練繼建. 水電站底流消能霧化的研究[J]. 水利水電技術(shù)，2001,32(12):67-72. (ZHANG Hua, LIAN Ji-jian. Research on the Atomization of Underflow Energy Dissipation in Hydropower Stations[J]. Water Resource and Hydropower Engineering, 2001, 32(12):67-72. (in Chinese))

[3] 李 瓚. 龍羊峽水電站挑流水霧誘發(fā)滑坡問(wèn)題[J].大壩與安全，2001,(3):17-20,29. (LI Zan. On Landslide Induced by Water-fog from Ski-jump Energy Dissipation of Longyangxia Hydropower Station[J]. Dam and Safety, 2001,(3):17-20,29.(in Chinese))

[4] 蘇建明，李浩然. 二灘水電站泄洪霧化對(duì)下游邊坡的影響[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2002，(2):22-24. (SU Jian-ming, LI Hao-ran. Effects of Flood Discharge Atomization on Downstream Slope of Ertan Hydropower Station[J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2002, (2):22-24. (in Chinese))

[5] 梁再潮. 霧化水流濺水區(qū)的分析和計(jì)算[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，1996,13(1):9-13. (LIANG Zai-chao. Analysis and Computation for Droplets-splashing Region of Atomization Water Flow[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 1996,13(1)：9-13. (in Chinese))

[6] 姚克燁，曲景學(xué). 挑流霧化機(jī)理及分區(qū)研究綜述[J].東北水利水電,2007,(4):7-9,71. (YAO Ke-ye, QU Jing-xue. Summarization of Trajection Flood Discharging Atomization Mechanism and Subzone Study[J]. Water Resources & Hydropower of Northeast, 2007, (4):7-9, 71. (in Chinese))

[7] 薛聯(lián)芳. 大壩泄洪霧化環(huán)境影響及減免措施研究[J].四川水力發(fā)電，2005,24(5):104-107. (XUE Lian-fang. Study on the Environmental Impact and Depression Measures of Discharging Atomization[J]. Sichuan Water Power, 2005, 24(5):104-107. (in Chinese))

[8] 劉 明，黃潤(rùn)秋，嚴(yán) 明. 錦屏一級(jí)水電站Ⅳ-Ⅵ山梁霧化邊坡穩(wěn)定性分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006,25(增1)：2801-2807. (LIU Ming, HUANG Run-qiu, YAN Ming. Study on Stability of Water-fog Slope on Ⅳ-Ⅵ Ridges of Jinping First Stage Hydropower Station[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(Sup.1): 2801-2807. (in Chinese))

[9] 曾 理，錢(qián)曉慧，祈小輝. 霧化雨入滲條件下高拱壩下游邊坡穩(wěn)定性分析[J]. 人民黃河，2011,33(6):129-131. (ZENG Li, QIAN Xiao-hui, QI Xiao-hui. Stability Analysis of the Downstream Slope of High Arch Dam under Atomized Rain Infiltration[J]. Yellow River, 2011, 33(6)：129-131. (in Chinese))

[10]柴恭純，陳慧玲. 高壩泄洪霧化問(wèn)題的研究[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992, 22(3)：29-35. (CHAI Gong-chun, CHEN Hui-ling. Study on Flood Discharge Atomization from High Dams[J]. Journal of Shandong Polytechnic University, 1992, 22(3):29-35. (in Chinese))

[11]陳 端, 李 靜, 李 利. 水電站泄洪霧化預(yù)測(cè)技術(shù)研究[R]. 武漢：長(zhǎng)江科學(xué)院，2005. (CHEN Duan, LI Jing, LI Li. Study on the Prediction Technique of Flood Discharging Atomization[R]. Wuhan: Yangtze River Scientific Research Institute, 2005. (in Chinese))

[12]劉宣烈，張文周. 空中水舌運(yùn)動(dòng)特性研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，1988,(2):46-54. (LIU Xuan-lie, ZHANG Wen-zhou. Study on the Motion Characteristics of Jet in the Air[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 1988, (2):46-54. (in Chinese))

[13]劉宣烈，劉 鈞. 三元空中水舌摻氣擴(kuò)散的試驗(yàn)研究[J]. 水利學(xué)報(bào),1989,(11)：9-17. (LIU Xuan-lie, LIU Jun. Experimental Study on the Diffusion and Aeration of Three-dimensional Jet[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1989, (11):9-17. (in Chinese))

[14]梁再潮. 霧化水流計(jì)算模式[J]. 水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A), 1992, 7(3): 247-255. (LIANG Zai-chao. A Computation Model for Atomization Flow[J]. Chinese Journal of Hydrodynamics(Series A),1992,7(3):247-255. (in Chinese))

[15]張 華，練繼建，李會(huì)平. 挑流水舌的水滴隨機(jī)噴濺數(shù)學(xué)模型[J].水利學(xué)報(bào)，2003,(8):21-25. (ZHANG Hua, LIAN Ji-jian, LI Hui-ping. Mathematical Model of Droplet Randomly Formed by Splash of Nappe[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2003, (8):21-25. (in Chinese))

[16]張 華，練繼建. 底流泄洪霧化對(duì)下游環(huán)境影響預(yù)測(cè)[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2005，32(1):107-112.(ZHANG Hua, LIAN Ji-jian. Numerical Forecasting of Hydraulics Atomization on Environment[J]. Journal of North China Electric Power University, 2005, 32(1):107-112. (in Chinese))

[17]柳海濤，劉之平，孫雙科. 水舌入水噴濺的隨機(jī)數(shù)學(xué)模型[J].水利水電科技進(jìn)展，2009,29(6):1-4. (LIU Hai-tao, LIU Zhi-ping, SUN Shuang-ke. A Stochastic Mathematical Model of the Computation of Splashing from Water Jets[J]. Advances in Science and Technology of Water Resources, 2009, 29(6): 1-4. (in Chinese))

[18]范 敏，劉士和，張康樂(lè). 霧化水流濺拋雨滴粒徑分布的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[C]∥水力學(xué)與水利信息學(xué)進(jìn)展論文集. 天津：天津大學(xué)出版社，2011. (FAN Min, LIU Shi-he, ZHANG Kang-le. Experimental and Numerical Study on the Particle Size of Atomization Rainfall[C]∥Advances in Hydraulics and Hydroinformatics in China. Tianjin: Tianjin University Press, 2011. (in Chinese))

[19]劉士和，冉青松，羅秋實(shí)，等. 霧流降雨粒徑及其在坡面上生成流動(dòng)的深入研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2013,46(1): 1- 5. (LIU Shi-he, RAN Qing-song, LUO Qiu-shi,etal. An In-depth Study of Particle Size of Atomization Rainfall and Generated Flow on a Slope[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 2013, 46(1): 1- 5.(in Chinese))

[20]王思瑩，陳 端，侯冬梅. 泄洪霧化源區(qū)降雨強(qiáng)度分布特性試驗(yàn)研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2013, 30(8):70-74. (WANG Si-ying, CHEN Duan, HOU Dong-mei. Experimental Research on the Rainfall Intensity in the Source Area of Flood Discharge Atomization[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2013, 30(8):70-74.(in Chinese))

[21]陳 端. 高壩泄洪霧化雨強(qiáng)模型律研究[D]. 武漢：長(zhǎng)江科學(xué)院，2008. (CHEN Duan. Model Law Research on Rainfall Intensity in Spray Atomization Due to Flood Discharge[D]. Wuhan: Yangtze River Scientific Research Institute, 2008. (in Chinese))

(編輯：劉運(yùn)飛)

Formation of Atomization Source Caused byFlood Discharge Flow Nappe

WANG Si-ying, LIU Xiang-bei, CHEN Duan

(Hydraulics Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China)

The heavy rainfall and mist flow induced by flood discharge atomization of high dam projects may have negative effect on the hydropower project and its surrounding environment. Researchers have done much work on its influence region and rainfall intensity distribution on the downstream banks. Because of the complexity of this phenomenon, the formation mechanism of the flood discharge atomization is still not well revealed. Using high speed video technique in simplified hydraulic model tests, we observed the formation process of flood discharge atomization when a deflecting flow nappe drops into the downstream pool in different hydraulic conditions. We especially focused on the movement of the flow nappe and surface water around the drop area, and then analysed the components of different sources and their features. We obtain that the flood discharge atomization source could be divided into two types: dropping caused by the instability and aeration of nappe, and splashing caused by the collision between nappe and downstream water. Specially, the formation of the splashing atomization source is closely related with the periodical formation and dissipation of water surface bulges in the nappe drop area.

flood discharge atomization; atomization source caused by nappe drop; jet nappe; drop area; nappe splash

2013-10-11 ；

2013-11-14

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(51109012)；水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201101005)

王思瑩(1983-)，女，江西樟樹(shù)人，高級(jí)工程師，博士，主要從事水工水力學(xué)、流體力學(xué)的研究，(電話(huà))027-82829863(電子信箱)thing@ustc.edu。

10.3969/j.issn.1001-5485.2015.02.012

TV135.2；X45

A

1001-5485(2015)02-0053-05

2015,32(02):53-57