随着掺气减蚀设施在工程上的大量应用,掺气水流对空蚀破坏现象的防止及减弱效应已得到普遍认可。但是高速水流掺气以后水体的紊动情况将变得更加复杂。水流的掺气量在掺气减蚀中是一个重要的因素,一方面它将直接影响掺气减蚀的效果,另一方面掺气量的多少也会对掺气水流的水力特性产生影响。因此,研究掺气量对掺气水流的水力特性的影响情况就显得尤为重要。本文主要通过水工模型试验和理论分析,对陡槽设置底部掺气坎,采用不同面积的通气孔来研究掺气量的变化对掺气水流的水力特性影响,并与相同条件下无掺气设施的水流自掺气情况进行对比分析,重点讨论了掺气量对水流脉动压力特性的影响。得出主要结论如下:设置底部掺气设施会造成掺气坎后水面线隆起,隆起高度与掺气坎的体型尺寸、陡槽坡度和来流条件密切相关,对一定的来流及边界条件应合理选择掺气坎的体型尺寸。试验表明设置掺气坎后相同流量时,不同进气量强迫掺气水流在掺气水舌落点后下游段水流流速与自然掺气条件下水流流速相差不大。但坎后冲击点处时均压强比自然掺气条件下增大约1倍,脉动压强的变异系数较自然掺气条件下高若干倍,所以设置掺气坎后对泄槽底板冲击问题应该引起重视。强迫掺气后的水体脉动压强的功率在频域分布上更为均衡,不会出现明显的优势频率,只在15 Hz~45 Hz内形成能量比较集中的峰群。同条件下,增大流量并不会造成水流水力特性沿程变化规律发生明显的改变,但是随着流量增大相同位置对应的各水力要素值也随之增大。强迫掺气水流低频率的涡体紊动组成了泄槽脉动压强能量的大部分。沿程分布上冲击区域的脉动压强幅值及功率都是最大的,该区域脉动压强概率密度分布呈现正偏特性,整个区域脉动压强概率分布为高峰态。与侧墙相比底板脉动压强幅值要大,底板脉动压强在频域上的分布更为平均。总体来说,掺气坎后冲击区水流脉动强度最大,底板受到的水体紊动作用最强,脉动压强值时域及频域上的分布更均衡。增大通气孔面积可以提高水体掺气量,掺气量增大使水体膨胀,水面线升高。但水体掺气量增加不会对流速及时均压强造成明显的影响。脉动压强幅值及变化幅度在冲击区表现出随掺气量增大而增大的趋势,但是掺气量增大不会对脉动压强的概率密度分布造成影响,掺气量越大对应脉动压强频域分布越为平均。本文的结果为掺气水流的水力特性研究作了很好的补充,对进一步探究掺气量对掺气水流水力特征的影响提供了有益的参考价值。