水工模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、水工模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、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 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=16000m3s5 .壩頂高程乙二630m6 .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)Qm<8080<Q m<110110<Qm<140140<Qm<170170<Qm<220220<

2、;Qm<280280<Qm<360360<Qm<450450<Qm<560Qm>560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+

3、0.91.2+1.01.2+1.1*下游河道長(zhǎng)度選?。?(5)括號(hào)外為重力壩軸線開始的河道下游長(zhǎng) 度，括號(hào)內(nèi)為拱壩軸線開始的下游河道長(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(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);編寫設(shè)計(jì)說明(包含模型長(zhǎng)、寬、高程推算過程及量水堰的計(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： 1時(shí)間比尺：二 l=60?=7.7461流速比尺：Vr= Lr2 =60?=8

4、.7465流量比尺：Qr = Lr2 =6027885.4801糙率比尺：n尸Lr6 =601.976三、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=0.023。 pnmn0.0231.976=0.0122、下游河道下游河道糙率按天然河床計(jì)算，取np=0.023 pnmnp 0.023nr 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Qp 160003Q p0.5738m3/s = 573.8L/Sm Qr27885.48因?yàn)镼m>560由下表模型參數(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)可知，量水堰寬度B=2.3m模型油(L/s)450<Qm<560Qm>

5、;560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(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)镼m>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】15Q= 1.782+ 0.24一BH0P參數(shù)：P一堰高；H堰上水頭；B一堰寬；H。一修正后水頭(Ho=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=0.5738m3s, B=2.3m, P=2H, Ho=H+0.0

6、011 代入上公式,求得最大堰上水頭 Hmax =0.2571m;堰高 P=0.5142m;量水堰長(zhǎng)度 L=0.2+25Hmax=0.2+25X 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=0.8713m2 .模型各部分高程推算模型油（L/s）Qm>560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：3.3X 60=198m退水

7、池長(zhǎng)度：3.3X 60=198m上游水庫(kù)長(zhǎng)度：9X 60=540m下游河道長(zhǎng)度：13.0X 60=780m量水堰長(zhǎng)度：6.6275瀉0=397.65m量水堰寬度：2.3 >60=138 m（1）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 x 60=444m退水池及量水堰的底板高程為 450-0.8713X 60=397.722m（2）下游最高水位z2=475m,選擇下游河道邊墻所在高程為 480m（3）壩頂高程乙=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

8、程為 635+0.1 X60=641m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 置退水池及量 水堰底板量水 堰邊 墻下游河 道底板下游河 道水位下游河 道邊墻壩 頂上游水 庫(kù)邊墻進(jìn)水 池邊 墻進(jìn)水池 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二60,可確定原型參數(shù)原型參數(shù)（單位m）樞紐組成進(jìn)水池 長(zhǎng)度上游水庫(kù) 長(zhǎng)度下游河道 長(zhǎng)度退水池 長(zhǎng)度量水堰長(zhǎng) 度量水堰 寬度模型尺寸3.39133.36.

9、62752.3原型尺寸（模型尺寸X60）198540780198397.65138六、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，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Zi=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=25X 0.2571=6.4275m水位測(cè)針設(shè)置于6倍最