随着我国高坝建设的快速发展,出现了许多新的挑战,其中西部高海拔地区低气压环境下的高速水流特性研究对高原建坝具有尤为关键的意义,而高速水流掺气水舌是高速水流特性研究中最关键的一环。研究高海拔及高水头下泄洪系统的主要水力学特性,定量分析环境气压对高速水流水力学特性的影响程度,为高海拔高水头泄洪系统的水力设计提供理论参考和切实建议,最大程度上确保高海拔特高坝的泄洪安全,同时进一步完善高坝泄流消能技术理论和方法体系。本文采用模型试验的方法来研究环境气压变化对掺气水舌挑距的影响,同时研究了水垫塘的相关水力学特性,为高海拔地区建坝提供技术指导。主要成果和结论如下:(1)时均压强和脉动压强均在射流冲击区出现峰值,并在其两侧有较为明显的压力梯度。减压使空气密度和空气阻力减小的同时,水垫塘冲击区内时均压强和脉动压强均有不同程度的增大。气压降低10kPa,压力最大值点时均压强最大影响程度可达3.9%,脉动压强最大影响程度可达5.5%。(2)不同气压下脉动压强在频域上的分布规律基本相似,优势频率都位于低频段。低气压时频带宽度比常压下要宽,频率上升,表明减压使小尺度涡旋增加,小尺度涡旋在各种尺度涡旋中的比重增大。(3)水舌的挑距受到水舌在空中掺气扩散的影响。由于模型和原型相似律的原因,空气阻力对水舌挑距的影响在模型和原型中有所不同,但环境气压降低,空气密度和空气阻力减小,水舌在空中的掺气也会减少,即水舌扩散程度降低,低气压下水舌更加集中。