水工模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、水工模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、設(shè)計(jì)依據(jù)工程樞紐總體布置圖、 工程樞紐上下游一定范圍的地形圖、 各類(lèi) 建筑物的詳細(xì)體型圖、地質(zhì)資料、水文資料 (調(diào)洪計(jì)算前后的所有水 文資料 )。具體參數(shù)如下：1. 地形圖： 2-B2. 壩型： 2 重力壩3. 模型長(zhǎng)度比尺 Lr =604. 原型最大泄流流量 Qmax =16000m3/s5. 壩頂高程 Z1 =630m6. 下游最高水位 Z2 =475m7. 下游河道底板高程 Z3=450m 附表：模型各參數(shù)的相應(yīng)確定標(biāo)準(zhǔn)模型流量(L/s)Qm8080Q m110110Qm140140Qm170170Qm220220Qm280280Qm360360Qm4504

2、50Qm560進(jìn)水池長(zhǎng) 度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3上游水庫(kù)長(zhǎng)度 (m)455.566.577.588.59下游河道 長(zhǎng)度 (m)6(4)7(5)8(6)9(7)10(8)11(8.5)11.5(9)12(9.5 )12.5(10 )13(10.5)退水池長(zhǎng) 度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3量水堰長(zhǎng) 度(m)0.2m+25H max量水堰寬 度(m)0.70.81.01.21.2+0.41.2+0.61.2+0.81.2+0.91.2+1.01.2+1.1* 下游河道長(zhǎng)度選取： 7(5) 括號(hào)外為重力壩軸線(xiàn)開(kāi)始的河道下游長(zhǎng) 度

3、，括號(hào)內(nèi)為拱壩軸線(xiàn)開(kāi)始的下游河道長(zhǎng)度； 模型中下游河床的底高 程比量水堰邊墻頂要高 0.1m，上游進(jìn)水池邊墻頂比上游水庫(kù)邊墻頂 高 0.1m。標(biāo)注尺寸線(xiàn) ( 模型長(zhǎng)度、寬度尺寸與原型尺寸均需標(biāo)注，括號(hào)外為原 型，括號(hào)內(nèi)為模型，如 500(5.0) ；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明 (包含模型長(zhǎng)、寬、高程推算過(guò)程及量水堰的計(jì)算 ) 。二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則水工常壓模型一般都采用重力相似準(zhǔn)則， 按正態(tài)幾何比尺進(jìn)行設(shè) 計(jì)。當(dāng)長(zhǎng)度比尺 Lr 確定后，相應(yīng)的其它比尺分別為：時(shí)間比尺：Tr=Lr 2 =60?=7.746流速比尺：Vr=1Lr 2 =60?=8.746流量比尺：Qr5 5/2= Lr 2 =605/2=27885.4

4、80糙率比尺：nr=1 1/6=Lr 6 =601/6=1.9761三、模型糙率確定1、上游水庫(kù)上游水庫(kù)糙率按天然河床計(jì)算，取 np =0.023nmnr0.0231.9760.0122、下游河道 下游河道糙率按天然河床計(jì)算，取 np =0.023nmnp 0.023 nr 1.9760.012四、模型高程計(jì)算1. 量水堰尺寸計(jì)算根據(jù)重力相似準(zhǔn)則QmQpQr0.5738m3 /s 573.8L /s27885.48因?yàn)?Qm56，0由下表模型參數(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)可知， 量水堰寬度 B=2.3m模型流量 (L/s)450Qm560進(jìn)水池長(zhǎng)度 (m)3.03.3上游水庫(kù)長(zhǎng)度 (m)8.59下游河道長(zhǎng)度 (

5、m)12.5(10)13(10.5)退水池長(zhǎng)度 (m)3.03.3量水堰長(zhǎng)度 (m)0.2m+25H max量水堰寬度 (m)1.2+1.01.2+1.1因?yàn)?Qm 2030L/s，所以選用矩形量水堰作為流量測(cè)量?jī)x器，根 據(jù)堰流公式確定量水堰的高度。矩形堰流計(jì)算公式：H 1.5Q 1.782 0.24BH 01.5P0參數(shù)： P堰高； H 堰上水頭； B 堰寬； H0 修正后水頭 (H0=H+0.0011)。一般取矩形堰堰板高程等于最大堰上水頭的 2 倍，即 P=2H。將 Q=0.5738m3/s，B=2.3m，P=2H，H0=H+0.0011 代入上公式，求得最大堰上水頭 Hmax =0.2

6、571m；堰高 P=0.5142m；量水堰長(zhǎng)度 L=0.2+25H max=0.2+25 0.2571=6.6275m；量水堰邊墻比量水堰最高水位高 0.1m；量水堰總高度 H 堰= Hmax +P+0.1=0.2571+0.5142+0.1=0.8713m；2. 模型各部分高程推算模型流量 (L/s)Qm560進(jìn)水池長(zhǎng)度 (m)3.3上游水庫(kù)長(zhǎng)度 (m)9下游河道長(zhǎng)度 (m)13(10.5)退水池長(zhǎng)度 (m)3.3量水堰長(zhǎng)度 (m)6.6275量水堰寬度 (m)2.3根據(jù)重力相似準(zhǔn)則，可以確定原型參數(shù)分別為：進(jìn)水池長(zhǎng)度： 3.3 60=198m退水池長(zhǎng)度： 3.3 60=198m上游水庫(kù)長(zhǎng)度

7、： 9 60=540m下游河道長(zhǎng)度： 13.0 60=780m量水堰長(zhǎng)度： 6.6275 60=397.65m量水堰寬度： 2.3 60=138 m1) 下游河道高程 Z3 =450m根據(jù)下游河道底板比量水堰邊墻頂高 0.1m可確定量水堰邊墻高程為 450-0.1 60=444m 退水池及量水堰的底板高程為 450-0.871360=397.722m2) 下游最高水位 Z2 =475m，選擇下游河道邊墻所在高程為 480m3）壩頂高程 Z1=630m，選擇上游水庫(kù)邊墻所在高程為 635m 根據(jù)上游進(jìn)水池邊墻頂比上游水庫(kù)邊墻頂高 0.1m 可確定上游進(jìn)水池邊墻高程為 635+0.160=641m

8、 進(jìn)水池底板高程與退水池及量水堰的底板高程相同為 397.722m模型各部分高程 （單位 m）位退水池及量量水 堰邊 墻下游河下游河下游河壩上游水進(jìn)水 池邊 墻進(jìn)水池置水堰底板道底板道水位道邊墻頂庫(kù)邊墻底板高 程397.722444450475480630635641397.722五、模型及原型平面尺寸根據(jù) 560 L/s Qm=573.8L/s，可確定模型參數(shù)；根據(jù)重力相似準(zhǔn) 則及長(zhǎng)度比尺 Lr =60，可確定原型參數(shù)原型參數(shù)（單位 m）樞紐組成進(jìn)水池上游水庫(kù)下游河道退水池量水堰長(zhǎng)量水堰長(zhǎng)度長(zhǎng)度長(zhǎng)度長(zhǎng)度度寬度模型尺寸3.39133.36.62752.3原型尺寸（模型尺寸 60）1985407

9、80198397.65138六、模型平面布置步驟1、根據(jù)所給具體體型參數(shù)對(duì)拱壩進(jìn)行準(zhǔn)確繪制；2、根據(jù)所給壩軸線(xiàn) , 在地形圖上確定拱壩的具體位置和拱壩范 圍；3、根據(jù)壩頂高程 Z1=630 m，可選上游水庫(kù)邊墻所在高程為 635 m；根據(jù)下游水位 Z2 =475m，可選下游河道邊墻所在高程為 480 m。以此高程確定截取的等高線(xiàn)位置；4、根據(jù)原型參數(shù)上游水庫(kù)長(zhǎng)度及下游河道長(zhǎng)度， 確定原型范圍， 并對(duì)范圍以外的等高線(xiàn)進(jìn)行修剪；5、量水堰尺寸計(jì)算看第四部分；6、根據(jù)原型尺寸確定進(jìn)水池、退水池及量水堰的位置。進(jìn)水池 寬度與上游水庫(kù)一致，退水池寬度與下游河道一致；7. 消浪柵及測(cè)針位置確定消浪柵設(shè)置于上游 10 倍最大堰上水頭處。25H max =250.2571=6.4275m水位測(cè)針設(shè)置于 6 倍最大堰上水頭處。6H m