绝大多数工程中溢洪道按直线布置。但由于地形地质、工程特点、施工条件及经济等因素,一些工程不得不修建弯曲溢洪道。目前弯曲溢洪道工程应用较少,试验研究不充分,三维数值模拟缺乏相关资料。小南海水库溢洪道有两个弯道,平面上呈罕见的“S”型。弯道惯性离心力和大坡降的共同作用使得横向高差十分显著,水流形成菱形波,紊动剧烈;由于双弯道的存在,上游弯道出口处左岸水面低于右岸,至下游弯道进口处则变成左岸水面高于右岸,而两弯道之间仅有较短的直线段过渡,加剧了下游弯道超高的叠加。为了改善其流态,使其满足工程的要求,本文对其进行了模型试验与三维数值模拟研究,主要内容和成果有: (1)通过布置斜槛改善溢洪道流态。理论计算和模型试验表明,即使修建高差达4.0m的斜底槽,仍不能满足工程需要,且这在施工中也是不现实的。对斜槛的布置进行了优化,通过变换斜槛布置角度、高度等,经过多次试验,最终确定了一套行之有效的布置方案。(2)试验实测了布置斜槛后的溢洪道在下泄一千年一遇、五十年一遇、三十年一遇及小流量洪水等四个工况下陡槽左右岸边墙的水面线、断面流速、超高等水力学参数,并与布置斜槛前进行了对比分析。(3)由于三维数值模拟可以采用原型计算,避免比尺效应,且易于改变参数, 进行多方案的变换比较,本文采用RNG k-ε紊流模型,引入VOF法对“S”型溢洪道原型流场进行了三维数值模拟,得到了上述四个工况的溢洪道全域流场