密云水库是一座以防洪、供水为主,发电、灌溉、养殖为辅的综合利用、多年调节的大型水利工程,作为首都北京最重要的地表饮用水源地,同时担负着下游北京和天津两个特大型城市、大秦铁路和京沈高速公路等基础设施以及京、津、冀地区三千万人民的防洪安全,战略地位十分重要。水库有三座溢洪道、其中第二、第三溢洪道合计总泄流能力约为11040m~3/s,且两座溢洪道距离很近,轴线间距为287m,两孔溢洪道同时泄洪时,溢洪道前水流结构将会发生变化,势必影响其综合泄流能力。而且第二、第三溢洪道位于山凹中,泄流时水流不畅,特别是第三溢洪道进水的正面有一座北山遮挡,泄流必须转弯后再进入第三溢洪道引渠,溢洪道前的地形、地貌也是影响泄流能力的主要因素之一。因此,应研究密云水库第二、第三溢洪道在各种不同水位条件下的泄流能力,尤其是联合泄洪时的综合泄流能力,更好地确保下游北京、天津、河北等地区的防洪安全。本文采用水工模型试验,通过密云水库第二、第三溢洪道不同条件下泄流时的水流结构研究,揭示各种复杂的水流变化规律,同时将下游北山等地形纳入,绘制第二、三溢洪道在独自开启时,闸门各个开度、开启各个闸孔情况下的水位、泄量关系曲线;第二、三溢洪道独自开启并敞泄时水位、泄量关系曲线,并分别校验第二、三溢洪道最大泄流能力;确定第二、三溢洪道联合泄流并全部敞泄条件下水位、泄量关系曲线,校验第二、三溢洪道联合开启时的最大泄量;研究溢洪道闸前流态变化规律,分析第二、三溢洪道之间的相互影响程度。为水库的防洪调度提供可靠的基本资料,确保密云水库防洪安全。水工模型试验结果显示:第二溢洪道下泄流量不能满足设计泄量要求,第三溢洪道下泄流量满足设计泄量要求,联合调度泄流能力基本能够满足设计要求。第二溢洪道和第三溢洪道挑距的计算结果和试验测量的结果比较接近,试验值略大于计算值。随着挑坎下游冲刷,河底高程降低,水舌挑距将随之加大,溢洪道下游冲刷坑较深,对下游河床及岸坡的安全造成威胁。