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测了拦污栅断面的时均流速值，试验结果表明该断面的平均流速满足过栅流速的要求；孙双科等 ［10］
对张河湾抽水蓄能电站上水库进出水口进行试验，研究了侧式进出水口拦污栅断面时均流速分布规
律，分析了扩散段隔墩布置型式与过渡段体型对拦污栅断面时均流速分布的影响，并提出消除拦污
栅断面负流速的工程措施。章军军等 ［11］ 结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验，优化了侧式
短进出水口在出流时流速分布不均匀与水头损失系数较大的问题。上述研究均以时均值描述流动规
律，缺少对典型断面脉动流速的量测和分析。
粒子图像测速技术（PIV）能对内部流速场进行量测，具有非接触、高精度、区域测量等优势。其
基本工作原理，是通过在流体中投入一定浓度的示踪粒子，用激光照亮测量区域，同时用 CCD 相机
进行拍摄，最后对图像进行处理分析。例如，Song 等 ［12］ 和 Gao 等 ［13］ 利用 PIV 研究了在非线性温度分
层型水库中的浮式取水口附近流场，从流速场角度对下泄水温形成机理进行分析；杨帆等 ［14］ 利用
PIV研究了轴流泵内部水流流场；陈凯霖等 ［15-16］ 利用 PIV研究了明渠水流交汇区流场及污染物浓度分
布规律；柳梦阳等 ［17］ 基于粒子图像测速技术研究淹没植被斑的时均尾流结构。因此 PIV 技术可实现
侧式进出水口内部流速场的量测。
目前对进出水口水力特性的研究均以流速时均值描述其流动规律，认为脉动流速较小，符合脉
动值绕时均值上下波动的一般规律，缺少对典型断面脉动流速的深入研究，同时也缺少对进出水口
内部流动的试验研究。本文以典型侧式进出水口为对象进行试验研究，利用粒子图像测速技术（PIV）
和声学多普勒测速技术（ADV），获得进出水口内部流速场、沿程断面流速和拦污栅断面流速分布，
全面揭示进出水口内部双向流动规律。

2 研究对象

图1为某工程的典型侧式进出水口体型图。沿进流方向，侧式进出水口由防涡梁段、调整段、扩
散段、渐变段等组成，其前接明渠段与库区相连，其后接输水隧洞与输水系统相连。在双向水流条
件下，侧式进出水口各组成段起到不同的作用。防涡梁段是防止进流工况进出水口前形成旋涡；扩
散段和调整段是调整出流工况隧洞来流，使隧洞来流到达拦污栅断面时流速分布趋于均匀。该典型
进出水口采用 3 隔墩 4 孔口布置（图 1），孔口高度 8.7 m，宽度 6.3 m，防涡梁段长 10.5 m，调整段长
14.5 m，扩散段长度 36 m，水平扩散角 34.3°，垂向扩散角 2.35°，输水隧洞直径 7.2 m。出流工况（从
3
进出水口流出进入水库），流量 158.0 m /s，输水隧洞平均流速 3.88 m/s；进流工况（从水库流入进出
水口），流量 114 m /s，输水隧洞平均流速 2.80 m/s，死水位条件下孔口中心的淹没深度 13.15 m，正
3
防涡梁
扩散段
输水隧洞
边孔 防涡梁
（a）3D图

边墩
出流
中墩
中孔 进流
（b）平面图

垂向扩散角

拦污栅 前缘
断面 断面
输水隧洞 渐变段 扩散段 调整段 防涡梁段 明渠段
（c）侧面图
图1 典型侧式进出水口体型
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