能、冲刷、珍气、脉动、振动、气触等方面，需要进一步大力展开，今后研究工作的主要方向有下列各点:
1.岩基冲刷简题目前简是一个空白点，今后应大力进行原型观测与青料的积累工作，并配 室内截盼研究，以期在较短期内得出成果.
2.桔合加大单竟流量的要求，研究大流量厚水股在空中的分散掺气过程及其对冲刷作用的影响;并桔合实际工程，进一步研究挑流鼻坎的型式和加弦分散修气作用的措施.
3，研究高水头大单竟流量下拱俱及其他袒型俱的溢流周题，包括消能措施、水流脉动和可能引起的建筑物振动简题.
4.精合不同工程目的，进一步研究水流脉动压力青料的整理分析方法及模型律简题.
5.研究溢流土石坦和溢流围堰的面板稳定及下游消能冲刷简题，包括水流脉动对于护坦厚度和局部冲刷的影响.
6.进行高水头大直径隧涧中流态及出口消能简题的研究.
7.桔合实际工程简愚和简阴的选型、造型，研究阐四的振动特性和减振措施，并探索阴阴 动的贰阶研究方法.
8.研究修气水流的迭动特性，及其对水流脉动和气穴的影响. 9.研究气穴水流的特性，以及械免水工建筑物气颤的措施. 五、高速掺气水流的水力计算方法
1.高速水流中几个参数的定义
高速掺气水流中,气水混合物中空气所占的比例称掺气浓度或含气比,以符号C表示;气水混合物中水所占的比例称含水比,以符号β表示;
根据以上定义,可知:
β=1-C
(1)
气水混合体中空气体积和水体积之比,称为气水比,以符号B表示,则根据定义:
B+1=1/β=1/(1-C)
(2)
掺气后水深增加值的估算,实质上就是确定掺气水流中含有的气和水的比例。根据气水比的定义,气水比B可以看成是掺气后水深的增量(即空气的高度)与不掺气水深的比值:
B=(ha-h)/h
(3)
则掺气后的水深:
ha=(B+1)×h (4) 将2式代入,可写成:
ha=h/β
(5)
式中:h—同样条件下不掺气水流相应的水深;
根据以上的公式推导可知,只要能够确定含水比β、含气比C或气水比B,就可以求得起气水深ha。 2.计算掺气水深的经验公式 (l)关于气水比的经验公式:
B=0.12×(Fr2-25)(1/2)
(6)
Fr=v(/g×R)(1/2) 式中:v—不掺气水流的流速;
R—过水断面的水力半径;
(2)关于含气比的经验公式:
1-C=1/(Ω×Fr1.5+1)
式中Ω为形状系数与槽身断面形状有关,矩形槽Ω=1.35n,梯形槽Ω=2.16n,n为粗糙系数。 (3)关于含水比的经验公式:
(a)影响掺气水流的主要因素为佛汝德数Fr、粗糙系数n及宽深比b/h,故掺气水流的含水量可用下式表示: β=k×(Fr2×φ×b/h)y
(式中:佛汝德数 Fr=v(gh)0.5 φ=(n×g)（1/2）/R1/6 式中:R—清水时的水力半径;
n—粗糙系数; k—系数;
y—指数;
根据国内外一些陡槽掺气水流实验资料分析结果,求得k=0.937,y=-0.088,故上式可写成:
β=0.937×(Fr2×φ×bh)-0.088
(b)国外总结原型陡槽掺气资料的经验公式:
β=11+k×Fr2=11+k×v2g×R(9)
式中:v及R均按不掺气水流计,系数k取决于槽壁材料的性质
六．水工建筑物的空蚀破坏机理
1.固体壁面产生空蚀破坏的机理有机械作用、化学腐蚀作用、电化学作用和热作用等,其中较公认的是机械作用为主。
(1)机械作用.机械作用理论研究者认为,过流壁面产生空蚀破坏是由于空泡溃灭时产生微射流和冲击波的强大冲击作用所致.Hammitt通过计算和实测得出,游移型空泡溃灭时,近壁处微射流速度可达70~180 m/s(有人认为可高达600 m/s),在物体表面产生的冲击压力可高达140~170MPa (有的计算高达58.2 GPa),微射流直径约为2~3μm,表面受到微射流冲击次数约为100~1000次/(s·cm2),冲击脉冲作用时间每次只有几微秒.这样高的冲击作用将直接破坏物体表面而形成蚀坑,较小冲击力的反复作用则引起物体表面疲劳破坏.
(2)化学腐蚀作用.一般说来,化学腐蚀作用常与机械空蚀作用互相促进,空蚀加速腐蚀,腐蚀也加速空蚀,二者联合作用造成固壁更严重的破坏.
(3)电化学作用.在空泡溃灭时的高温高压作用下,金属晶粒中形成热电偶,冷热端间存在电位差,对金属表面产生电解作用,造成电化学腐蚀.
(4)热力作用.空泡溃灭时,其中含有的气体温度很高(估算达数百度),这些热气体与物体表面接触时,将使物体表面局部加热到熔点,使局部强度降低而破坏.
2. 常用的空蚀试验方法和空蚀程度表示方法常用的研究空蚀的试验方法有以下几种
(1)文丘利管空蚀.它是利用文丘利管的喉部收缩,增大流速,产生空化,从而对
物体表面产生空蚀破坏.
(2)磁激振荡空蚀.利用纵向共振镍管的磁激振荡或高频压电晶体产生高频微幅振荡来产生空化,对试件产生空蚀.
(3)超声波振动空蚀.将超声波的压力脉冲作用于水体,产生振动,引起局部压力降低而产生空化,使试件发生空蚀破坏.
(4)旋转圆盘空蚀.利用在厚度方向上开有分布小孔或附有突体的转盘在液体
中高速旋转,在小孔或突体后部产生尾流空化,对嵌于盘面的试件产生空蚀破坏.
除上述几种常见的空蚀试验方法之外,还有高速射流冲击试验、水滴冲击试验、往复式活塞型空蚀试验等.空蚀程度衡量方法主要有以下几种:
(1)失质法.用试验材料在试验前后的质量损失率来衡量. (2)失体法.用试验材料在试验前后的体积损失率来衡量. (3)面积法.用受空蚀失去的涂层面积与总涂层面积的比值来衡量. (4)深度法.用试验材料表面受空蚀破坏的深度来衡量.
(5)蚀坑法.用空蚀后单位时间单位面积的麻点数(即空蚀麻点率)来衡量. (6)时间法.用单位面积失去单位质量所需的时间来衡量.
(7)同位素法.在试件上涂上放射性同位素保护层,通过测定空蚀后水中放射性的大小来衡量.上述各种方法中,以失质法应用最普遍,国内外许多重要成果及规律都是基于该法得到的。
七、总结
通过对高速水流的学习，懂得了什么是高速水流，高速水流的特征，高速水流对水工建筑物的危害。随着对高速水流的不断了解，其对建筑物的不利影响也有了更深刻的认识，这有助于在以后的工作中对相关施工有全方面的安全考虑。
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