长江作为水运交通的第一大交通要道,是连接西南、华中、华东三大经济区的重要纽带,维护其航道稳定以及船舶航行的安全是国家重点关注的问题。长江三峡—葛洲坝两坝间河段是长江干线航道的重要组成部分,河段间水流流态紊乱,河势险峻,水流湍急,多处滩险集浅、险、急的特点,不利于船舶航行以及航道运输业的发展。从当前的研究成果看出,传统库区急滩整治手段效果不理想,因此,本文提出采用“群潜坝成缓”的方法进行库区急滩整治,对丰富两坝间航道整治的手段,提高水运效益等具有重要意义。本文采用Smagorinsky亚格子紊流模型、概化水槽试验,对潜坝周围水流特性进行试验和分析,研究了单潜坝、群潜坝坝后缓流区宽度的影响因素,得到以下主要结论:(1)潜坝对水流产生阻挡作用,在坝后形成明显的缓流区,船舶可借助缓流区自航上滩。坝后缓流区的范围大小,与潜坝坝体形态、水流特性密切相关。(2)通过大量的单潜坝水槽试验和三维数值模拟分析,发现潜坝淹没度、束窄率是坝后缓流区宽度的主要影响因素,而水流傅汝德数对缓流区宽度的影响不明显;缓流区宽度与淹没度呈负指数关系,与束窄率则呈正线性关系。坝后流速减小率随潜坝淹没度增加而减少,随束窄率的增加而减少,小傅汝德数时坝后流速减小率相差不大,大傅汝德数时坝后流速减小明显。据此初步建立了缓流区宽度与淹没度、束窄率、距坝位置等的关系式。(3)通过单因素分析,总结了潜坝坝顶溢流比与淹没程度和束窄率的关系,得到了坝顶溢流比与淹没程度和束窄率的初步关系式。(4)经单坝、双坝和三坝试验和数值分析,发现第一条潜坝的缓流区宽度并不随潜坝数量、间距的变化而改变,但对缓流区内流速减小率影响明显;研究表明,当潜坝间距为3~6倍潜坝坝长时,潜坝附近表面水流状态最稳定。(5)潜坝下游再增设潜坝后,上下游水位差有所减小,但在潜坝间距为3~6倍坝长时上下游水位差最小;当同间距布置三条潜坝时,首坝上游水位壅高大于双潜坝情况,而坝后最大跌水相差不大。