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摘要
掺气水深直接决定泄水建筑物的边墙高度，底掺气浓度对空蚀预防有重要作用。我国现行的规范中对纯水深、掺气水深的定义较为模糊，且断面平均掺气量估算公式的适用范围和准确性也不明确。为此，总结了多个研究成果，对明渠水气两相流进行了分区，明确了通过体积分数等值线定义掺气水深的方法，分别针对均匀流区、掺气衰减区和掺气发展区总结了断面平均和底掺气浓度的估算方法。同时，分析了掺气对壁面阻力的影响，提出了掺气水流壁面阻力的修正公式，并对比了若干掺气水深计算公式的准确性。研究表明，壁面阻力修正系数和断面平均及底掺气浓度呈现线性关系；对于均匀流的掺气水深，霍尔公式和斯里斯基公式的计算结果与试验值相符较好，在弗劳德数小于20时王世夏公式的准确性最高；溢洪道规范公式和王俊勇公式的计算结果明显偏小，而王世夏公式在高弗劳德数下的计算结果则显著偏大。研究成果可供工程设计参考。
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单位长江勘测规划设计研究有限责任公司
