通航建筑物水力學(xué)模擬技術(shù)規(guī)程

1、關(guān)于發(fā)布通航建筑物水力學(xué)模擬技術(shù)規(guī)程(JTJ/T 2352003)的通知交水發(fā)2003494號各省、自治區(qū)、直轄市交通廳(局、委)，長江、珠江航務(wù)管理局及有關(guān)企事業(yè)單位： 由我部組織交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所等單位制定的通航建筑物水力學(xué)模擬技術(shù)規(guī)程，業(yè)經(jīng)審查通過，現(xiàn)批準(zhǔn)為推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號為JTJ/T 2352003，自2004年4月1日起施行。 本規(guī)程由交通部水運(yùn)司負(fù)責(zé)管理和解釋，由人民交通出版社出版發(fā)行。中華人民共和國交通部二三年十一月十八日制定說明 本規(guī)程是在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了我國通航建筑物水力學(xué)模擬經(jīng)驗(yàn)，吸收了國內(nèi)外有關(guān)模擬技術(shù)的新成果、新技術(shù)，并根據(jù)通航建筑物水力學(xué)

2、模擬的專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際情況，借鑒了其他行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充分聽取了有關(guān)單位和專家意見，經(jīng)反復(fù)修改而成。主要包括樞紐通航整體模型試驗(yàn)、船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)、升船機(jī)水力學(xué)模型試驗(yàn)、中間渠道通航水力學(xué)模型試驗(yàn)和通航水力學(xué)數(shù)值模擬等技術(shù)內(nèi)容。 本規(guī)程的主編單位為交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，參加單位為南京水利科學(xué)研究院和重慶西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所。 本規(guī)程根據(jù)水運(yùn)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系表和水運(yùn)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定（JTJ 2002001）制定。 本規(guī)程共分8章39節(jié)和9個(gè)附錄，并附條文說明。本規(guī)程編寫人員分工如下： 1 總則：孫精石 2 術(shù)語：孫精石 3 基本規(guī)定： 孫精石 鄭寶友 4 樞紐通航整體模型試驗(yàn)： 周

3、華興 鄭寶友 趙世強(qiáng) 5 船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)： 胡亞安 周華興 鄭寶友 6 升船機(jī)水力學(xué)模型試驗(yàn)： 趙德志 李金合 7 中間渠道通航水力學(xué)模型試驗(yàn)： 李金合 趙德志 8 通航水力學(xué)數(shù)值模擬： 陳漢寶 宣國祥 附錄A：孫精石 附錄B：趙德志 附錄C：趙世強(qiáng) 附錄D：胡亞安 附錄E：胡亞安 附錄F：趙德志 附錄G：陳漢寶 附錄H：宣國祥 附錄J：李金合 附加說明：孫精石 本規(guī)程于2003年7月11日通過部審，2003年11月18日發(fā)布，2004年4月1日起實(shí)施。 本規(guī)程由交通部水運(yùn)司負(fù)責(zé)管理和解釋。請各有關(guān)單位在執(zhí)行過程中將發(fā)現(xiàn)的問題和意見及時(shí)函告交通部水運(yùn)司和本規(guī)程管理組，以便今后修訂時(shí)參考。1

4、 總 則 為統(tǒng)一通航建筑物水力學(xué)模擬的技術(shù)要求，有效控制模擬研究成果質(zhì)量，更好地為通航建筑物工程建設(shè)提供準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)依據(jù)，制定本規(guī)程。 本規(guī)程適用于樞紐通航水流條件和船閘、升船機(jī)、中間渠道的通航水力學(xué)模擬。運(yùn)河通航水力學(xué)模擬可參照執(zhí)行。 通航建筑物水力學(xué)模擬研究成果必須滿足試驗(yàn)要求，并具有合理性和可靠性。 通航建筑物水力學(xué)模擬除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。 條文說明 通航建筑物水力學(xué)問題，由于邊界和水力條件各不相同，單純用理論分析的方法不可能解決復(fù)雜的工程問題，通過類似工程的原型觀測又需耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，有時(shí)還難以捕捉到有代表性的設(shè)計(jì)情況，因此物理模

5、型和數(shù)值模擬已成為解決通航建筑物水力學(xué)問題的重要手段。為能更好地運(yùn)用模擬技術(shù)，規(guī)范和統(tǒng)一試驗(yàn)方法，提高模擬精度和科學(xué)性，使研究成果有可比性，因此制定本規(guī)程是十分必要的。 樞紐通航水流條件主要是指樞紐中通航建筑物的引航道、口門區(qū)及連接段范圍內(nèi)的通航水流條件。 2 術(shù) 語 通航建筑物水力學(xué)模擬 通過物理模型和數(shù)值模擬研究通航建筑物水力學(xué)問題的方法。 物理模型 將研究對象按相似準(zhǔn)則制成的實(shí)體模型。 數(shù)值模擬 針對研究的問題建立基本方程式，并按定解條件進(jìn)行數(shù)值求解的方法。 復(fù)合模型 將物理模型和數(shù)值模擬相結(jié)合的模型。 整體模型 以原型整體為研究對象的模型。 局部模型 以原型局部為研究對象的模型。 斷面

6、模型 以原型斷面為研究對象的模型。 正態(tài)模型 水平長度比尺與垂直長度比尺相等的模型。 變態(tài)模型 水平長度比尺與垂直長度比尺不相等的模型。 模型幾何比尺 模型與原型對應(yīng)線性尺度的比例。 幾何相似 模型與原型的對應(yīng)線性尺度保持固定的比例關(guān)系。 重力相似 模型與原型的慣性力與重力的比值相等，又稱弗勞德相似。 阻力相似 模型與原型的阻力與慣性力的比值相等。 運(yùn)動(dòng)相似 模型與原型的相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡幾何相似，且質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過相應(yīng)軌跡所需的時(shí)間保持固定的比例關(guān)系，即速度場的幾何相似。 動(dòng)力相似 模型與原型的相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)所受性質(zhì)相同的作用力保持固定的比例關(guān)系，即力場的幾何相似。 彈性相似 模型與原型的慣性力與彈性力

7、的比值相等。 縮尺效應(yīng) 物理模型試驗(yàn)受縮尺影響不能同時(shí)滿足全部相似條件，而造成模型值與原型值之間偏差的現(xiàn)象。 縮尺校正 用科學(xué)的方法校正模型值，以削減或消除縮尺效應(yīng)產(chǎn)生的偏差。 通航水流條件 與通航有關(guān)的水流條件，包括水面比降、流速、流向、流態(tài)和波浪等。 負(fù)波和正波 由于水流條件變化引起的水體波動(dòng)，水面降低時(shí)為負(fù)波，水面上升時(shí)為正波。 制模斷面 控制模型地形高程和位置的斷面。 模型加糙 根據(jù)糙率比尺調(diào)整模型河床表面的粗糙程度。 模型驗(yàn)證 驗(yàn)證模型與原型相似程度的試驗(yàn)或計(jì)算。 船模 根據(jù)試驗(yàn)要求，按相似條件制作的船舶或船隊(duì)模型。 自航船模試驗(yàn) 在正態(tài)水工模型中，用幾何比尺相同的并經(jīng)過相似性率定的

8、自航船模，通過遙控駕引航行，研究各類通航工程的實(shí)施效果和船舶航行狀況的試驗(yàn)。 減壓模型試驗(yàn) 利用減壓設(shè)備研究水工建筑物在高速水流作用下水流空化現(xiàn)象的模型試驗(yàn)。 流激振動(dòng)模型試驗(yàn) 研究水流脈動(dòng)引起的水工建筑物結(jié)構(gòu)振動(dòng)的模型試驗(yàn)。 平水設(shè)備 保持模型試驗(yàn)時(shí)上下游水位穩(wěn)定的設(shè)備。 模擬嵌套 將計(jì)算域分割為多個(gè)相重或不相重的區(qū)域，并將一個(gè)區(qū)域模擬的結(jié)果作為其他區(qū)域模擬的邊界條件或初始條件的模擬方法。3.1 一般規(guī)定 通航建筑物水力學(xué)模擬應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)的要求，采用物理模型、數(shù)值模擬或復(fù)合模型。必要時(shí)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算。 物理模型試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)下列研究內(nèi)容分別選用樞紐通航整體模型試驗(yàn)、船閘水

9、力學(xué)模型試驗(yàn)、升船機(jī)水力學(xué)模型試驗(yàn)或中間渠道通航水力學(xué)模型試驗(yàn)。 .1 研究樞紐平面布置、運(yùn)行和施工對通航水流條件的影響時(shí)，應(yīng)采用樞紐通航整體模型試驗(yàn)。 .2 研究船閘輸水系統(tǒng)水力特性、船舶停泊條件和閘閥門水力特性時(shí)，應(yīng)采用船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)。 .3 研究升船機(jī)不同運(yùn)行情況下的水力特性和船舶停泊條件時(shí)，應(yīng)采用升船機(jī)水力學(xué)模型試驗(yàn)。 .4 研究中間渠道通航水力特性、斷面優(yōu)化和研究水流或波浪對岸坡穩(wěn)定的影響時(shí)，應(yīng)采用中間渠道通航水力學(xué)模型試驗(yàn)。 樞紐通航水力學(xué)數(shù)值模擬和船閘水力學(xué)數(shù)值模擬，應(yīng)根據(jù)具體情況采用一維、二維或三維數(shù)值模擬計(jì)算。 通航建筑物水力學(xué)物理模型試驗(yàn)不得采用變態(tài)模型。 通航建筑物水

10、力學(xué)物理模型的每組試驗(yàn)至少應(yīng)重復(fù)3次，同一組次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性較好時(shí)，可取其平均值作為代表值；同一組次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性較差時(shí)，應(yīng)增加試驗(yàn)次數(shù)。 條文說明 傳統(tǒng)上模擬研究是以物理模型為主的，因?yàn)樗容^直觀，能較好反映復(fù)雜的邊界條件和水流條件的影響。數(shù)值模擬在通航建筑物水力學(xué)研究領(lǐng)域中，對解決一些重復(fù)量大的工作如定性的方案對比時(shí)效率是很高的，對定量解決復(fù)雜問題，特別是反映三維的水流現(xiàn)象是有局限性的。在應(yīng)用時(shí)要根據(jù)工程的需要采取不同的模擬手段，對重要工程可以采取兩種模擬手段，互相補(bǔ)充、驗(yàn)證，發(fā)揮各自的特長。 復(fù)合模型是近代新發(fā)展起來的一種模擬方法，這種方法將數(shù)值模擬和物理模型相結(jié)合。它可以由數(shù)值模擬

11、來提供物理模型的邊界條件和初始條件，特別是在邊界條件復(fù)雜或非恒定流情況下，在模型范圍很大時(shí)，可以減小物理模型的模擬范圍，控制模擬邊界條件，提高模擬精度。同時(shí)也可以由物理模型提供數(shù)值模擬的某些參數(shù)，利用數(shù)值模擬速度快、變換方案容易和成本相對較低的特點(diǎn)，進(jìn)行多組次的計(jì)算，使數(shù)值模擬更加準(zhǔn)確和可靠。 迄今為止變態(tài)模型在通航建筑物水力學(xué)模型試驗(yàn)方面，無論從理論上和實(shí)踐上尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)，故模型不得采用變態(tài)。 3.2 試驗(yàn)研究大綱 通航建筑物水力學(xué)模擬應(yīng)根據(jù)研究任務(wù)的要求編制試驗(yàn)研究大綱。試驗(yàn)研究大綱應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）項(xiàng)目概況和研究目的； （2）依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； （3）研究內(nèi)容和技術(shù)要求； （4）基

12、本資料； （5）主要試驗(yàn)設(shè)備和測量儀器； （6）工作方法和技術(shù)措施； （7）工作進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)期目標(biāo)和提交的成果； （8）參加人員及職責(zé)。 國家重點(diǎn)項(xiàng)目、大型工程項(xiàng)目和基礎(chǔ)理論研究項(xiàng)目的研究大綱應(yīng)包括國內(nèi)外研究水平和動(dòng)態(tài)的內(nèi)容。3.3 試驗(yàn)設(shè)備和測量儀器 通航建筑物水力學(xué)物理模型試驗(yàn)主要設(shè)備應(yīng)包括供水系統(tǒng)、量水設(shè)備、自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等。 供水系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 供水系統(tǒng)宜由蓄水池、水泵、平水塔、輸水管道、閘閥門和回水管道或渠道等組成循環(huán)式系統(tǒng)。 .2 蓄水池蓄水量應(yīng)滿足試驗(yàn)最大用水量要求，蓄水池最高水位宜低于試驗(yàn)地坪，最低水位應(yīng)保證水泵吸水的浸沒深度，蓄水池底部應(yīng)設(shè)置集水槽。

13、.3 水泵總流量應(yīng)大于試驗(yàn)用水的最大流量，可由一臺(tái)或多臺(tái)水泵組合供給。 .4 平水塔高度宜在模型地坪面5m以上，容積可按最大供水流量乘以75100s估算。平水塔上應(yīng)設(shè)置溢流槽，溢流槽的深度和寬度不宜小于0.15m，總長度可按每0.1m3/s流量設(shè)20m計(jì)算。當(dāng)模型單獨(dú)供水循環(huán)時(shí)，可采用平水槽代替平水塔。 .5 輸水管道應(yīng)安裝控制閘閥門，并應(yīng)采取必要的防凍措施。輸水管道可按12級網(wǎng)絡(luò)布置。 .6 回水管道或渠道應(yīng)能保證試驗(yàn)用水順利流回蓄水池，其斷面面積應(yīng)按能自流排泄試驗(yàn)總流量計(jì)算，管道或渠底坡度宜大于1200，并宜加設(shè)攔污柵和集水井。 量水設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 測量恒定流流量可采用量水堰。

14、當(dāng)流量較小時(shí)可采用三角堰；當(dāng)流量較大時(shí)可采用矩形堰。量水堰的安裝要求和流量計(jì)算方法見附錄A。 .2 測量管道中恒定流流量可采用文丘里水計(jì)，其型號應(yīng)滿足流量要求。文丘里水計(jì)的安裝要求和流量計(jì)算方法見附錄A。 .3 測量管道中非恒定流流量應(yīng)采用電磁流量計(jì)或超聲流量計(jì)，其型號應(yīng)滿足流量和精度要求。 自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)宜由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集元件、A/D轉(zhuǎn)換裝置和伺服機(jī)構(gòu)等組成。 .2 自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有靈敏度高、重復(fù)性好和體積小的特點(diǎn)，便于組裝和操作。 .3 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)性能應(yīng)穩(wěn)定，精度、速度和容量應(yīng)滿足試驗(yàn)要求。 通航建筑物水力學(xué)物理模型試

15、驗(yàn)可采用下列測量儀器。 .1 高程測量宜采用精密水準(zhǔn)儀。 .2 角度測量宜采用經(jīng)緯儀。 .3 水位測量宜采用測針、自動(dòng)跟蹤式水位計(jì)、超聲波水位計(jì)或壓力傳感器等。 .4 流速流向測量宜采用旋槳流速儀、舵葉跟蹤式流速流向 儀、激光流速儀、粒子成像流速儀、電磁流速儀、超聲多普勒流速儀或畢托管等。 .5 波動(dòng)測量宜采用電容式波高儀、電阻式波高儀、跟蹤式波高儀、壓差式液位計(jì)或超聲波水位計(jì)等。 .6 總力測量宜采用測力天平、纜繩拉力儀、測力環(huán)、阻力儀、拉壓力傳感器或測力桿等。 .7 壓強(qiáng)測量宜采用測壓管、壓力傳感器、壓力表或液柱比壓計(jì)等。 通航建筑物水力學(xué)物理模型試驗(yàn)的主要二次儀表可采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、濾波器

16、、電荷放大器、電壓放大器和示波器等。 通航建筑物水力學(xué)物理模型試驗(yàn)測量儀器應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 測量儀器的選型應(yīng)滿足精度、量程和穩(wěn)定性的要求。 .2 測量儀器應(yīng)在檢定合格后使用。 .3 儀器的檢定周期，應(yīng)按國家或行業(yè)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。測量儀器必須在試驗(yàn)前后進(jìn)行檢查標(biāo)定。 數(shù)值模擬采用的計(jì)算機(jī)應(yīng)滿足容量和計(jì)算速度的要求。 條文說明 平水塔是保障供水管道水壓和流量穩(wěn)定的設(shè)備，當(dāng)供水系統(tǒng)給多個(gè)模型供水時(shí)，如果沒有平水塔，一個(gè)模型流量的變化就會(huì)影響其他模型的流量，給試驗(yàn)造成困難。當(dāng)供水系統(tǒng)只為一個(gè)模型供水時(shí)，也可以不設(shè)平水塔。 3.4 物理模型制作精度 整體物理模型應(yīng)采用平面導(dǎo)線網(wǎng)控制模型范圍和形狀，導(dǎo)

17、線角度的允許偏差應(yīng)為0.01。 模型高程應(yīng)采用一個(gè)或多個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)控制，多個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)間高程的允許偏差應(yīng)為0.5mm。 模型地形制作精度應(yīng)滿足下列要求： （1）控制點(diǎn)高程允許偏差為1mm； （2）地形高程允許偏差為2mm； （3）平面位置允許偏差為10mm。 水工建筑物模型制作精度應(yīng)滿足下列要求： （1）加工尺寸允許偏差為0.5mm； （2）各部分高程允許偏差為0.5mm； （3）軸線允許偏差為0.01。 船模制作精度應(yīng)滿足下列要求： （1）有動(dòng)力船模單船長度允許偏差為2mm，寬度允許偏差為0.5mm，水線刻度允許偏差為0.5mm； （2）無動(dòng)力船模單船長度允許偏差為2mm，寬度允許偏差為1mm，水線

18、刻度允許偏差為0.5mm； （3）船模重心位置允許偏差為2mm； （4）船隊(duì)編隊(duì)后的尺度允許偏差為1%。 條文說明 一般模型導(dǎo)線控制范圍不會(huì)超過50m，用經(jīng)緯儀控制角度可以精確到0.01，此時(shí)產(chǎn)生的最大誤差不會(huì)超過10mm。 水準(zhǔn)點(diǎn)是模型高程的重要控制點(diǎn)，因此要求精度較高。誤差主要產(chǎn)生于水準(zhǔn)尺刻度、儀器水平度及讀數(shù)視差等。只要操作時(shí)注意，這樣的精度是可以達(dá)到的。 原體水位和水深的測量精度一般為0.050.1m，一般樞紐整體模型幾何比尺為1100左右，據(jù)此規(guī)定制模精度為1mm。平面位置偏差對試驗(yàn)結(jié)果影響較小，因此允許偏差為10mm。 主要考慮水工建筑物模型尺寸偏差對試驗(yàn)結(jié)果影響較大，因此精度控制

19、要比地形嚴(yán)格。 本條規(guī)定是根據(jù)國內(nèi)船模的模擬經(jīng)驗(yàn)確定的。 3.5 試驗(yàn)記錄和資料整理 試驗(yàn)記錄內(nèi)容應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，并應(yīng)及時(shí)校核。試驗(yàn)過程可在試驗(yàn)日志中記載，試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)單獨(dú)記錄，有相同項(xiàng)目內(nèi)容的可列表格記錄。對原始記錄值發(fā)生錯(cuò)誤應(yīng)劃掉重寫，不得涂改。計(jì)算機(jī)內(nèi)的重要數(shù)據(jù)應(yīng)備份。 物理模型試驗(yàn)過程和水流現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行錄像或照相記錄。 試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)有效位數(shù)應(yīng)與精度一致。 試驗(yàn)資料應(yīng)按試驗(yàn)不同方案和組次及時(shí)整理。 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，試?yàn)資料可整理成圖表或經(jīng)驗(yàn)公式。3.6 報(bào)告編寫 試驗(yàn)報(bào)告可采用下列編寫格式： （1）封面，包括報(bào)告全稱、編寫單位、參加單位和出版日期； （2）扉頁，包括編寫單位法人代表、技術(shù)

20、主管、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、報(bào)告編寫人和主要參加人； （3）目次，包括試驗(yàn)報(bào)告的章節(jié)名稱和頁碼； （4）摘要，包括試驗(yàn)?zāi)康?、方法及主要結(jié)論； （5）正文； （6）參考文獻(xiàn)和資料。 試驗(yàn)報(bào)告編寫應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 報(bào)告應(yīng)層次分明、文理清晰、語言精練通順、用詞準(zhǔn)確、用字規(guī)范和標(biāo)點(diǎn)符號正確。 .2 報(bào)告中的符號應(yīng)進(jìn)行說明。 .3 報(bào)告必須使用法定計(jì)量單位。 .4 插圖應(yīng)標(biāo)有圖名和圖號，表格應(yīng)標(biāo)有表名和表號。 .5 結(jié)論和結(jié)語應(yīng)觀點(diǎn)明確，不得隱瞞存在的問題，并應(yīng)提出進(jìn)一步解決問題的方法和建議。 試驗(yàn)報(bào)告正文應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）前言，說明研究項(xiàng)目的由來、主要工作概況、起止時(shí)間及其他需要說明的問題； （2）

21、試驗(yàn)研究目的和主要內(nèi)容； （3）試驗(yàn)依據(jù)和基本資料，包括有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自然條件、工程方案、水工建筑物運(yùn)行方式和代表船型等； （4）模型設(shè)計(jì)或數(shù)值模擬方法，包括物理模型的設(shè)計(jì)原則、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、相似條件、比尺、糙率和模型布置等；數(shù)值模擬的模擬范圍、基本方程、輔助方程、定解條件、求解方法、離散格式、參數(shù)選取和計(jì)算精度控制等； （5）模型制作和測量儀器設(shè)備，包括模型材料、制作方法、精度控制、主要儀器設(shè)備、測點(diǎn)布置、測量內(nèi)容、測量方法和測量精度等； （6）試驗(yàn)成果分析； （7）結(jié)論或結(jié)語。 進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)或驗(yàn)證計(jì)算的項(xiàng)目，其試驗(yàn)報(bào)告的正文應(yīng)包括檢驗(yàn)物理模型相似性或數(shù)值模擬計(jì)算合理性的內(nèi)容。3.7 報(bào)告審查和

22、資料歸檔 試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)由完成單位審查合格后方可出版。 項(xiàng)目完成后應(yīng)及時(shí)將項(xiàng)目合同、原始資料、試驗(yàn)主要過程資料、試驗(yàn)報(bào)告和審查驗(yàn)收意見等整理歸檔。 資料歸檔應(yīng)符合國家科技檔案管理的有關(guān)規(guī)定。4.1 一般規(guī)定 研究樞紐通航建筑物布置和樞紐運(yùn)行對引航道、口門區(qū)及連接段等的通航水流條件影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)。 樞紐施工采取束窄河床、導(dǎo)流明渠或臨時(shí)通航建筑物等措施維持通航時(shí)，應(yīng)進(jìn)行施工通航水流條件整體模型試驗(yàn)。 在進(jìn)行樞紐通航整體模型試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。 樞紐通航整體模型試驗(yàn)推薦的工程方案應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GBJ 139）的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)

23、范（JTJ 305）、船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 306）和渠化工程樞紐總體布置設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 220）的有關(guān)規(guī)定。 條文說明 驗(yàn)證試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)和調(diào)整模型的水流運(yùn)動(dòng)和阻力與原型的相似性，如果相似性不符合要求，就不能保證試驗(yàn)的正確性。因此要對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整，采取措施如改變糙率等，以滿足相似性的要求。 本條是指推薦工程方案布置、通航水流條件限值和停泊標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。 4.2 基本資料 地形資料應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 地形范圍應(yīng)包括工程試驗(yàn)河段和模型進(jìn)出口調(diào)節(jié)段的近 期枯水河道，當(dāng)進(jìn)口段為彎道時(shí)，范圍應(yīng)延長至彎道以上河段。地形高程應(yīng)至最高通航水位以上。 .2 地形圖應(yīng)為統(tǒng)一的

24、基準(zhǔn)面和坐標(biāo)系，比例宜為1100012000，地形變化不大的河床可為15000，局部復(fù)雜地形宜為12001500。 .3 地形圖上應(yīng)標(biāo)明水尺和測流斷面的位置。 建筑物資料應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）樞紐總體布置圖； （2）電站廠房結(jié)構(gòu)圖； （3）泄水建筑物結(jié)構(gòu)圖； （4）通航建筑物結(jié)構(gòu)圖； （5）施工通航設(shè)施布置圖和結(jié)構(gòu)圖。 水文資料應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 在試驗(yàn)河段應(yīng)具有同一水文年洪、中、枯期的水面線資料，枯水期水面線應(yīng)與地形資料同期觀測。當(dāng)有支流入?yún)R時(shí)，尚應(yīng)具有支流的水位流量資料。 .2 在試驗(yàn)河段的進(jìn)出口和壩軸線附近應(yīng)具有斷面的流速流向分布資料。 .3 在試驗(yàn)河段出口處應(yīng)具有連續(xù)的水位流量資

25、料。 應(yīng)具有試驗(yàn)河段的糙率資料。 樞紐的水位和流量資料應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）施工通航各級水位和流量； （2）樞紐上下游各級水位和流量及其組合； （3）電站機(jī)組運(yùn)行方式和引用的流量； （4）泄水閘門開啟調(diào)度方式和流量； （5）電站日調(diào)節(jié)時(shí)增荷與減荷的流量變化； （6）船閘灌泄水水位、流量與時(shí)間關(guān)系曲線。 船舶資料應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)推船或拖船與駁船的噸位、型線圖、方形系數(shù)、滿載和空載的排水量、吃水和重心位置； （2）設(shè)計(jì)船隊(duì)的排列方式、平面尺寸、載重量和吃水； （3）推船或拖船功率、螺旋槳槳葉及安裝圖、舵葉圖和舵系布置圖； （4）船舶、船隊(duì)的靜水航速和操縱性能； （5）船舶、船隊(duì)的航行

26、方式和航線等。 條文說明 模型中進(jìn)出口段是試驗(yàn)河段之外上下游的水流調(diào)節(jié)段。 船舶資料是為試驗(yàn)中模擬船模所用，船模分為無動(dòng)力和有動(dòng)力兩類。無動(dòng)力船模為非自航性質(zhì)的船模，主要用于船舶停泊條件試驗(yàn)；有動(dòng)力船模即遙控自航船模，主要用于航行條件試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮Υ百Y料有所選擇。 4.3 模型設(shè)計(jì) 樞紐通航整體模型設(shè)計(jì)相似性應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型與原型應(yīng)保持幾何相似、水流運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。 .2 模型必須遵循重力相似準(zhǔn)則。 .3 模型比尺應(yīng)按下列公式確定： （-1） （-2） （-3） （-4） （-5） -6） （-7） 式中 L幾何比尺； Lm模型的尺度； LP原型的尺度； V流速比

27、尺； Q流量比尺； T時(shí)間比尺； F力比尺； p壓強(qiáng)比尺； n糙率比尺。 樞紐通航整體模型設(shè)計(jì)的限制性條件應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型水流宜處于阻力平方區(qū)，當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)保證為紊流流態(tài)，水流雷諾數(shù)應(yīng)大于1000。 .2 模型水流應(yīng)避免表面張力的影響，模型試驗(yàn)段的最小水深不應(yīng)小于0.03m。 .3 模型地形糙率宜為0.0120.030。 樞紐通航整體模型制作范圍應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型試驗(yàn)河段縱向長度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，并結(jié)合水流、河道情況和工程建筑物對上下游河道影響范圍確定。 .2 模型進(jìn)口水流調(diào)節(jié)段可取812m，模型出口水流調(diào)節(jié)段可取610m。 .3 當(dāng)模型進(jìn)口段為彎道時(shí)，制模范圍應(yīng)

28、延長至彎道以上。 .4 模型岸邊地形應(yīng)高于試驗(yàn)最高水位0.10m。 模型幾何比尺的確定應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型幾何比尺應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康募耙?、模型范圍、試?yàn)場地和供水條件確定。 .2 模型幾何比尺不宜小于1125。 模型加糙應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型糙率應(yīng)根據(jù)原型糙率計(jì)算確定，制模材料糙率可按附錄B選用。當(dāng)糙率不滿足要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行加糙，模型加糙方法見附錄C。 .2 當(dāng)一種加糙方式不滿足各級流量的水面線相似時(shí)，應(yīng)采用多種加糙方式。 .3 模型加糙物不得妨礙船模航行。 在樞紐通航整體模型上可簡化船閘輸水系統(tǒng)，但應(yīng)保證輸水過程中流量變化相似。 電站日調(diào)節(jié)模型的長度應(yīng)考慮反射波的影響。 船模設(shè)計(jì)應(yīng)符

29、合下列規(guī)定。 .1 有動(dòng)力船模應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)河航道與港口水流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程（JTJ/T 232）的有關(guān)規(guī)定。 .2 無動(dòng)力船模應(yīng)按幾何相似設(shè)計(jì)，達(dá)到線型、排水量和重心位置相似。 模型設(shè)計(jì)平面布置總圖應(yīng)包括模型試驗(yàn)范圍內(nèi)樞紐中建筑物、引航道、口門區(qū)及連接段，測流斷面及測點(diǎn)，模型進(jìn)出口段，模型供水、回水系統(tǒng)等布置。 條文說明 樞紐模型一般按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，即模型與原型中慣性力和重力的比值相等。但實(shí)際上流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，除慣性力和重力外，還有粘滯力、彈性力、表面張力和離心力等，要使模型達(dá)到動(dòng)力完全相似，幾乎是不可能的。為了消除或減少其他作用力影響所產(chǎn)生的偏差，條文中補(bǔ)充了限制條件，現(xiàn)將依據(jù)說明如

30、下： （1）從阻力相似出發(fā)，模型至少應(yīng)該達(dá)到紊流，許多試驗(yàn)結(jié)果表明，明渠水流中紊流臨界雷諾數(shù)的下限為1000； （2）為消除表面張力的影響，根據(jù)理論計(jì)算，要求模型表面波速大于0.23m/s，模型的最小水深不應(yīng)小于0.015m ?？紤]到流速儀測量或模型加糙物影響的要求，規(guī)定模型航槽中的水深不應(yīng)小于0.03m； （3）河道模型一般用水泥砂漿粉面，其糙率約為0.0120.013，若模型糙率小于0.012，則制模較困難；一般原型河道的最小糙率為0.03左右，模型糙率應(yīng)當(dāng)比它小，如果模型糙率大于0.03就無法達(dá)到相似要求，故有此限制。 水流調(diào)節(jié)段為水流的自動(dòng)調(diào)節(jié)段，用以保證試驗(yàn)段的水流運(yùn)動(dòng)與原型相似。模

31、型進(jìn)口水流調(diào)節(jié)段的長度與其上游段的河勢有關(guān)。出口考慮到控制水尺的位置要求及出口段受尾門的影響，同樣也需要有一定的模型長度來消除其影響。長度的規(guī)定是根據(jù)上述原則并總結(jié)大量模型實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的。 模型幾何比尺的選擇，是根據(jù)國內(nèi)外已建成并做過整體模型試驗(yàn)的20余座有通航建筑物的樞紐工程試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析而得。 根據(jù)國內(nèi)有關(guān)研究單位進(jìn)行樞紐通航工程整體水工模型試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，樞紐通航水工模型均采用正態(tài)模型，要求的模型糙率較小，一般由水泥砂漿粉面后，壓光或進(jìn)行拉毛處理，就可以使模型的阻力達(dá)到相似。若不滿足，再根據(jù)需要按附錄C進(jìn)行顆粒加糙。 樞紐通航整體模型中的船閘，由于受比尺限制，一般無法嚴(yán)格模擬輸水系統(tǒng)，

32、因主要是研究灌泄水過程對通航水流條件的影響，而不是研究輸水系統(tǒng)本身的水力特性，故可以簡化。只要保證船閘輸水過程中的流量變化相似就可以了。 電站日調(diào)節(jié)時(shí)，正、負(fù)波在原型河道中的衰減很慢，可以傳遞上百公里。而樞紐通航模型的上下游河段不可能做得很長，模型的進(jìn)出口將會(huì)對波動(dòng)產(chǎn)生反射，進(jìn)而影響測試結(jié)果。因此，當(dāng)調(diào)峰時(shí)間短時(shí)，需要在反射波到達(dá)試驗(yàn)段之前結(jié)束測試；當(dāng)調(diào)峰時(shí)間較長時(shí)，在模型的進(jìn)、出口設(shè)置消波措施。 無動(dòng)力船模是指在樞紐整體模型中進(jìn)行船舶的停泊條件試驗(yàn)時(shí)，船舶中駁船不模擬舵，推輪不模擬螺旋槳和舵，均為非自航性質(zhì)的船舶模型。 4.4 模型制作及安裝 模型制作前應(yīng)繪制供水回水設(shè)施和建筑物模型加工圖，

33、并應(yīng)確定制模材料、加工程序和進(jìn)度。 模型導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 順直河段宜采用直導(dǎo)線或折導(dǎo)線控制，主導(dǎo)線放在河道地形中部，兩側(cè)至少各設(shè)一條與之平行的輔助導(dǎo)線。 .2 彎曲河段宜采用三角形導(dǎo)線網(wǎng)控制，導(dǎo)線間夾角應(yīng)大于30，導(dǎo)線網(wǎng)頂點(diǎn)宜設(shè)在坐標(biāo)交點(diǎn)。 模型地形控制應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 制模斷面布置必須能控制原地形的特征。 .2 模型地形控制可采用斷面板法，斷面間距宜取0.51.0m，地形復(fù)雜處應(yīng)加密；在地形變化平緩時(shí)也可采用等高線法。 .3 當(dāng)斷面間距累積長度與計(jì)算距離不一致時(shí)，應(yīng)以計(jì)算距離為準(zhǔn)進(jìn)行平差改正。 .4 斷面各點(diǎn)高程應(yīng)采用實(shí)測數(shù)值或內(nèi)插求得。 .5 制模斷面板上應(yīng)標(biāo)明特征點(diǎn)

34、高程和橫向距離數(shù)據(jù)，并標(biāo)明主導(dǎo)線和輔助導(dǎo)線位置。 模型制作應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 在制模場地應(yīng)先進(jìn)行導(dǎo)線放樣，量放斷面位置。 .2 模型邊墻應(yīng)高出試驗(yàn)最高水位0.2m，并應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算。 .3 模型地形制作應(yīng)預(yù)留水泥砂漿粉面或加糙的厚度。 .4 模型粉面前應(yīng)對斷面平面位置和高程進(jìn)行校核。 .5 模型粉面時(shí)應(yīng)按兩斷面的等高點(diǎn)平刮水泥砂漿，并按地形圖制作微地形。 .6 模型粉面后必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)選擇重點(diǎn)斷面復(fù)核高程和特征地形。 .7 模型應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加糙。 建筑物模型可采用木材、水泥、磚、有機(jī)玻璃板、塑料板或鍍鋅鋼板等材料制作。選用木材時(shí)，其木質(zhì)應(yīng)密實(shí)不易變形，并在模型制好后采用浸蠟或

35、涂漆等方法進(jìn)行防水處理。 模型制作及安裝的精度控制應(yīng)按第3.4節(jié)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 船模制作及安裝除應(yīng)按第3.4.5條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 有動(dòng)力船模應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)河航道與港口水流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程（JTJ/T 232）的有關(guān)規(guī)定。 .2 無動(dòng)力船模制作應(yīng)選用鍍鋅鐵皮或玻璃鋼等厚度薄、重量輕和強(qiáng)度高的材料制作，船模表面應(yīng)光滑，成型后不變形、不漏水。 模型校核應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型安裝完畢后，必須進(jìn)行全面校核，并應(yīng)具有完整記錄。 .2 校核完畢后，應(yīng)進(jìn)行試水，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。 條文說明 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用斷面板控制地形，用導(dǎo)線網(wǎng)控制平面位置，水準(zhǔn)點(diǎn)控制高

36、程，是最常見的做法。 4.5 試驗(yàn)設(shè)備和測量儀器 水位計(jì)的選型應(yīng)滿足量程范圍和響應(yīng)頻率的要求，并應(yīng)與二次儀表匹配。 流速流向測量儀器的選用應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 流速為0.152.50m/s時(shí)，可選用管徑為8mm的標(biāo)準(zhǔn)畢托管；流速大于2.50m/s時(shí)，宜選用管徑為2.5mm的微型畢托管。 .2 流速為0.0151.000m/s、流向?yàn)?360時(shí)，可選用微型旋槳流速儀；流向變化速率不大時(shí)，可選用流速流向儀。 .3 流速為02.0m/s，流向?yàn)?360時(shí)，可選用電磁流速儀。 .4 表面流向可采用漂浮物測量，河底流向可采用濕木屑、高錳酸鉀顆?；蚧瘜W(xué)合成劑進(jìn)行示蹤測量。 船舶航行狀態(tài)的模擬和測量應(yīng)采用

37、遙控自航船模系統(tǒng)。 條文說明 （1）根據(jù)實(shí)踐證明畢托管是測量恒定流時(shí)均點(diǎn)流速首選的較佳常規(guī)儀器，近年已有自動(dòng)記錄的畢托管流速儀。 （2）微型旋槳流速儀要求水質(zhì)清潔，否則水中的發(fā)絲或青苔類纖維狀污物將纏繞葉輪影響使用。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)該儀器易受外界條件影響，故需定期在專用設(shè)備中進(jìn)行率定。 （3）電磁流速儀抗干擾能力較差，要求水體中無漏電，探頭附近無氣泡。 4.6 試驗(yàn)內(nèi)容和方法 樞紐通航整體模型驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 洪、中、枯期流量的水面線驗(yàn)證，山區(qū)河流的水位允許偏差應(yīng)分別為原型0.20m、0.15m和0.10m；平原河流的水位允許偏差應(yīng)分別為原型0.15m、0.10m和0.05m。 .2

38、 斷面流速分布規(guī)律應(yīng)與原型基本一致，流量允許偏差應(yīng)為5%。 .3 驗(yàn)證斷面流速分布時(shí)，當(dāng)模型水深不大于0.05m時(shí)，應(yīng)采用一點(diǎn)法，測點(diǎn)設(shè)置在水面以下0.6倍水深處；當(dāng)模型水深大于0.05m時(shí)，應(yīng)采用二點(diǎn)法，測點(diǎn)設(shè)置在水面以下0.2倍與0.8倍水深處。 .4 泡漩水和回流的位置及范圍應(yīng)與原型相似。 樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）樞紐通航建筑物不同布置方案的通航水流條件； （2）樞紐泄洪和電站不同運(yùn)行方式的通航水流條件； （3）電站日調(diào)節(jié)的通航水流條件； （4）船閘灌泄水的通航水流條件； （5）樞紐泄洪、船閘灌泄水和電站日調(diào)

39、節(jié)不同組合時(shí)的通航水流條件。 .2 樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)的觀測應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）引航道、口門區(qū)及連接段的流速、流向、流態(tài)、回流、水位和水面比降等； （2）船閘閘門、靠船建筑物和隔流堤堤頭周圍的水面波動(dòng)； （3）往復(fù)流的周期和強(qiáng)度； （4）引航道內(nèi)?？看暗南道|力。 .3 樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)測點(diǎn)布置應(yīng)滿足下列要求： （1）在引航道、口門區(qū)及連接段，每隔0.51.0m布置一個(gè)測流斷面，每個(gè)斷面布置510個(gè)測點(diǎn)； （2）在引航道長度范圍內(nèi)布置5個(gè)以上水位測點(diǎn)； （3）在口門區(qū)和連接段分別布置2個(gè)以上水位測點(diǎn)。 樞紐施工通航水流條件整體模型試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 樞紐施工通

40、航水流條件整體模型試驗(yàn)應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）束窄河床和導(dǎo)流明渠的通航水流條件； （2）束窄河床和導(dǎo)流明渠范圍內(nèi)的航線選擇； （3）導(dǎo)流明渠進(jìn)出口的通航水流條件； （4）臨時(shí)通航建筑物的通航水流條件。 .2 樞紐施工通航水流條件整體模型試驗(yàn)應(yīng)對通航范圍內(nèi)的流速、流向、流態(tài)、回流、水位和縱橫向水面比降進(jìn)行觀測。 在論證通航水流條件和航線選擇時(shí)宜進(jìn)行遙控自航船模試驗(yàn)，遙控自航船模試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 遙控自航船模航行參數(shù)觀測應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）船模靜水航速和對岸航速； （2）航跡線和船位線； （3）舵角、首向角、航向角和漂角； （4）漂移距離和會(huì)船間距。 .2 遙控自航船模試驗(yàn)方法應(yīng)符合

41、現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)河航道與港口水流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程（JTJ/T 232）的有關(guān)規(guī)定。 對最終推薦的工程方案應(yīng)進(jìn)行完整的試驗(yàn)。 條文說明 （1）根據(jù)有關(guān)科研單位驗(yàn)證水面線的實(shí)踐，提出不同的水位控制允許偏差。主要是因洪水位的地形復(fù)雜，觀測原型洪水期水位比較困難，誤差較大；而中、枯水位原型觀測較易進(jìn)行，此時(shí)水深又相對較小，故允許偏差應(yīng)從嚴(yán)掌握。由大量的模型驗(yàn)證實(shí)踐表明，驗(yàn)證水面線主要是中、枯水位達(dá)到與原型一致。因此對洪、中、枯水位的驗(yàn)證分別提出控制的允許偏差。 （2）根據(jù)原型與模型不同的測量方法，原型測取斷面的平均流速和相應(yīng)過流面積的乘積求得流量，公認(rèn)誤差為5%，因此模型相應(yīng)流量的偏差為5%，能夠滿足試

42、驗(yàn)要求。 （3）原型中觀測斷面上測點(diǎn)的流速分布時(shí)，視水深的大小采取一點(diǎn)法至五點(diǎn)法，測量垂線上各點(diǎn)的平均流速，得到全斷面平均流速值。鑒于模型水深淺，難于按原型相應(yīng)的測點(diǎn)進(jìn)行流速測量，故根據(jù)模型水深，以水深小于和大于0.05m，分別按一點(diǎn)法和二點(diǎn)法測量，獲得模型的平均流速。 （4）鑒于模型與原型水流都具有紊動(dòng)和不規(guī)律性，根據(jù)國內(nèi)有關(guān)科研單位的經(jīng)驗(yàn)，若某測點(diǎn)水位偏高，則校核該測點(diǎn)附近斷面的糙率是否偏大，采取減小模型的糙率；若測點(diǎn)水位偏低，則說明該測點(diǎn)附近的糙率偏小，采取增大模型糙率的措施；除此之外尚需校核測點(diǎn)上下斷面之間的局部地形是否符合原地形；若采取措施并經(jīng)過室內(nèi)作業(yè)各方面的檢查，仍不滿足要求時(shí)，

43、則對原地形和水位觀測資料重新審查或重新觀測。 本條中的試驗(yàn)內(nèi)容是根據(jù)國內(nèi)樞紐通航工程整體模型試驗(yàn)總結(jié)出來的，具體內(nèi)容根據(jù)實(shí)際工程的需要而定。 （1）樞紐中通航建筑物不同布置方案是指，如左右岸布置，即使在同一岸又有通航建筑物軸線與壩軸線交角和導(dǎo)航堤型式不同等，都會(huì)造成通航建筑物的進(jìn)出口河道水流收縮或擴(kuò)大，使水流彎曲變形，產(chǎn)生流速梯度，形成斜向水流。由于斜向水流的作用，產(chǎn)生回流，橫流和回流使航行船舶或船隊(duì)產(chǎn)生橫漂和扭轉(zhuǎn)，影響通航，因此要對通航建筑物在樞紐中的布置進(jìn)行通航水流條件的試驗(yàn)。 （2）樞紐泄洪通航水流條件試驗(yàn)，是指研究不同泄洪流量和閘門不同開啟方式對通航水流條件的影響。閘門的開啟方式有集中

44、開啟、分散開啟和均勻開啟等多種組合。 （3）由于電站日調(diào)節(jié)時(shí)流量變率較大，產(chǎn)生的長波向上游或下游方向傳遞，傳遞速度快、衰減慢和距離長。在傳遞過程中水面的降落和增高及產(chǎn)生橫流將影響通航水流條件，因此要進(jìn)行試驗(yàn)。 （4）船閘灌泄水時(shí)流量變化在引航道中產(chǎn)生往復(fù)波流運(yùn)動(dòng)，這種波流運(yùn)動(dòng)影響引航道和口門區(qū)的通航水流條件，同時(shí)會(huì)對船閘閘門產(chǎn)生反向水頭，影響閘門運(yùn)轉(zhuǎn)。船閘灌泄水有多種水位組合，一般取最大水位差的水位組合進(jìn)行試驗(yàn)。 （5）樞紐的運(yùn)行方式中，樞紐泄洪、船閘灌泄水和電站日調(diào)節(jié)可以有多種組合。當(dāng)電站日調(diào)節(jié)與船閘灌泄水同時(shí)運(yùn)行時(shí)，各自產(chǎn)生的長波運(yùn)動(dòng)，會(huì)造成波的疊加；當(dāng)樞紐泄洪與電站日調(diào)節(jié)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，會(huì)增

45、加或減小口門區(qū)及連接段的水流流速和水面比降，往復(fù)波流和長波也會(huì)疊加，有可能比單獨(dú)運(yùn)行更危險(xiǎn)，所以要進(jìn)行不同組合的試驗(yàn)。 樞紐通航中船舶的航行條件，采用遙控自航船模試驗(yàn)?zāi)芨庇^地反映航道水流條件和邊界條件對船舶航行的綜合影響，并能反映船舶與水流的相互作用。通過船模航行參數(shù)的觀測，可以分析航行狀態(tài)和航行條件的優(yōu)劣，能衡量工程設(shè)計(jì)方案是否符合要求。目前國內(nèi)的大、中型的樞紐通航工程模型試驗(yàn)中，作為衡量通航水流條件的一種方法和試驗(yàn)手段，遙控自航船模已得到廣泛應(yīng)用。 樞紐的通航水流條件試驗(yàn)是經(jīng)過多種方案的優(yōu)化，從局部到整體，從不夠完善到完善的過程。在優(yōu)化過程中往往是抓主要矛盾，針對水流條件中某個(gè)或某幾個(gè)特

46、定的指標(biāo)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不一定都要做系統(tǒng)完整的試驗(yàn)，當(dāng)?shù)玫浇K結(jié)布置的推薦方案時(shí)，補(bǔ)充尚未做過的其他試驗(yàn)，全面反映推薦方案的各項(xiàng)指標(biāo)，使其形成一套系統(tǒng)完整的模型試驗(yàn)資料。 4.7 資料整理及分析 樞紐通航整體模型驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)整理模型的水面線、斷面流速分布和流量資料，并與原型實(shí)測資料對比，分析驗(yàn)證結(jié)果。 樞紐通航水流條件整體模型試驗(yàn)資料整理及分析應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）整理引航道、口門區(qū)及連接段的流速、流向、流態(tài)、回流、水位和水面比降資料，繪制相應(yīng)圖表，分析通航水流條件； （2）整理船閘閘門、靠船建筑物和隔流堤周圍的水位波動(dòng)資料，分析波動(dòng)對船閘運(yùn)行、船舶停泊和航行的影響； （3）整理

47、引航道、口門區(qū)及連接段水位資料，分析往復(fù)流周期和強(qiáng)度對通航水流條件、船閘運(yùn)行、船舶停泊和航行的影響； （4）整理引航道內(nèi)停靠船舶的系纜力資料，繪制系纜力過程線，分析船舶的停泊條件； （5）分析樞紐泄洪、船閘灌泄水、電站運(yùn)行及相互組合時(shí)對通航水流條件的影響； （6）整理船模試驗(yàn)資料，繪制航態(tài)圖和相應(yīng)航行參數(shù)變化過程線，分析船舶的航行條件，論證通航水流條件，選擇合理的航線。 樞紐施工通航水流條件整體模型試驗(yàn)資料整理及分析應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）整理束窄河床和導(dǎo)流明渠的水位流量關(guān)系資料； （2）整理束窄河床和導(dǎo)流明渠的流速、流向、流態(tài)和水面比降資料，分析水力特性和航行條件； （3）整理臨時(shí)通航建筑物

48、引航道、口門區(qū)及連接段的流速和流向資料，分析通航水流條件； （4）整理不同施工通航方案的船模航行參數(shù)資料，繪制航態(tài)圖和相應(yīng)航行參數(shù)變化過程線，分析船舶的航行條件，論證通航水流條件，選擇合理的航線。 通過不同方案水力參數(shù)和航行參數(shù)的分析，應(yīng)對原方案和修改方案作出評價(jià)，提出合理的方案。 條文說明 對不滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工程方案進(jìn)行優(yōu)化修改試驗(yàn)所采取的改善措施有改變通航建筑物在樞紐布置中的相對位置；調(diào)整船閘縱軸線的位置；調(diào)整導(dǎo)航隔流堤的布置形式，改變堤頭形式、角度、堤的長短、堤上開孔和堤斷面形狀，采取筑丁壩、潛壩、擴(kuò)寬邊坡和設(shè)挑流墩等輔助建筑物；改變溢流閘門的開啟方式、改變船閘運(yùn)行方式和日調(diào)節(jié)調(diào)峰間隔或

49、方式等。 5.1 一般規(guī)定 船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)研究目的和要求進(jìn)行船閘水力學(xué)整體模型、船閘水力學(xué)局部模型、輸水閥門水力學(xué)模型、工作閘門啟閉力模型或其他的船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)。 船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)類型的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 研究船舶過閘安全和輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性時(shí)，應(yīng)采用船閘水力學(xué)整體模型試驗(yàn)。 .2 研究輸水系統(tǒng)進(jìn)出水口、分流口和消能設(shè)施等輸水系統(tǒng)局部體型和難于在整體模型上解決或確定的問題時(shí)，可采用船閘水力學(xué)局部模型試驗(yàn)。 .3 研究輸水閥門工作條件時(shí)，可采用輸水閥門水力學(xué)模型。輸水閥門水力學(xué)模型可分為非恒定流常壓模型、恒定流減壓模型、非恒定流減壓模型和門楣切片模型。 .4 研究工作閘

50、門運(yùn)行阻力及啟閉機(jī)運(yùn)行方式時(shí)，應(yīng)采用工作閘門啟閉力模型。 對分散輸水系統(tǒng)船閘水力特性和輸水閥門空化特性模型試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)分析和校正模型的縮尺影響。 船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)推薦的工程方案應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 305）、船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 306）、船閘閘閥門設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 308）和船閘啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 309）的有關(guān)規(guī)定。 條文說明 其他的船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)包括事故閘門動(dòng)水關(guān)閉、船舶進(jìn)出船閘閘室阻力、航態(tài)和有閘室減淤要求的輸水系統(tǒng)布置等。此外，還有省水、河口入海防咸船閘等特殊類型的船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)。 大量模型試驗(yàn)和原型觀測表明，船閘原型的輸水效率比模型高，流

51、量系數(shù)大，造成輸水時(shí)間縮短、流量增加和慣性超高超降增大，使模型試驗(yàn)成果偏于不安全。因此，對模型試驗(yàn)的縮尺影響要給以足夠重視。一般認(rèn)為阻力特別是沿程摩擦阻力不相似是產(chǎn)生原型和模型差異的主要原因，這在分散輸水系統(tǒng)的船閘表現(xiàn)尤為明顯，它的損失主要以沿程摩擦阻力損失為主。觀測結(jié)果表明原型比模型阻力系數(shù)降低20%50%，流量系數(shù)則增加10%20%。因此要對分散輸水系統(tǒng)船閘模型試驗(yàn)成果進(jìn)行縮尺影響分析和校正。 5.2 基本資料 船閘平面布置資料應(yīng)包括船閘主體和引航道等布置圖。 船閘輸水系統(tǒng)和閘閥門及啟閉系統(tǒng)的資料應(yīng)包括下列內(nèi)容： （1）輸水系統(tǒng)平面布置圖、縱橫剖面圖、消能工和進(jìn)出水口等細(xì)部大樣圖； （2）

52、輸水系統(tǒng)的水力設(shè)計(jì)資料； （3）輸水閥門和工作閘門結(jié)構(gòu)圖； （4）閘閥門啟閉系統(tǒng)布置及結(jié)構(gòu)圖。 水文資料應(yīng)包括船閘各種工況的上下游水位。當(dāng)船閘采用旁側(cè)取水或泄水時(shí)，尚應(yīng)包括船閘取水口和泄水口處的水位資料。 船閘運(yùn)行資料應(yīng)包括要求的灌泄水時(shí)間和閘閥門啟閉方式等資料。 船舶資料應(yīng)包括第4.2.6條中第（1）、（2）項(xiàng)的有關(guān)內(nèi)容。 5.3 模型設(shè)計(jì) 船閘水力學(xué)模型設(shè)計(jì)相似性除應(yīng)符合第4.3.1條的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型中水流宜處于阻力平方區(qū)，當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)保證為紊流流態(tài)；出水孔廊道段水流雷諾數(shù)應(yīng)大于50000。輸水系統(tǒng)廊道邊壁的糙率宜與原型相似。 .2 輸水閥門水力學(xué)模型應(yīng)滿足

53、閥門運(yùn)動(dòng)與原型相似，當(dāng)研究輸水閥門流激振動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足水彈性相似，其相似比尺關(guān)系可按附錄D確定。研究閥門后水流摻氣時(shí)，模型水流流速應(yīng)大于7m/s。 .3 輸水閥門減壓模型應(yīng)滿足水流空化數(shù)相等的要求。水流空化數(shù)可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 306）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。 .4 工作閘門啟閉力模型應(yīng)滿足門體重力相似、重心相似和啟閉機(jī)運(yùn)動(dòng)相似。 船閘水力學(xué)整體模型制作范圍的確定應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 研究輸水系統(tǒng)布置時(shí)，模型范圍應(yīng)包括上下閘首、閘室、進(jìn)水口和出水口及附近水域。 .2 研究船閘輸水引起的引航道往復(fù)流、船舶的停泊和航行條件時(shí)，模型范圍尚應(yīng)延長至口門外1/41/3引航道長度的水域

54、。 船閘水力學(xué)局部模型制作范圍的確定應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 研究集中輸水系統(tǒng)上下閘首及消能工布置時(shí)，模型范圍應(yīng)包括閘首及相鄰的6倍以上閘首口門寬度的閘室、引航道段。 .2 研究分散輸水系統(tǒng)上閘首進(jìn)水口或下閘首出水口布置時(shí)，模型范圍應(yīng)包括閘首及相鄰的6倍以上閘首口門寬度的閘室、引航道段。 .3 研究分散輸水系統(tǒng)分流口或分支廊道斷面尺度及出水口布置時(shí)，模型范圍應(yīng)包括分流口及前后10倍以上廊道寬度的廊道段或分支廊道前10倍以上分支廊道寬度的廊道段。 輸水閥門水力學(xué)模型制作范圍應(yīng)包括閥門段及前后10倍以上閥門處廊道高度的輸水廊道。研究非恒定流的閥門水力學(xué)模型，其閥門前后的廊道換算長度和通過該閥門輸水的

55、閘室水域面積應(yīng)與原型相似。門楣切片模型的切片寬度可取5倍的門楣最小縫隙尺寸，模型進(jìn)口和出口段應(yīng)具有足夠的長度，保證進(jìn)出水流平順。 工作閘門啟閉力模型制作范圍應(yīng)包括閘首及上下游5倍以上閘首口門寬度的水域。 模型幾何比尺的確定應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 船閘水力學(xué)整體模型幾何比尺宜為120140。 .2 船閘水力學(xué)局部模型幾何比尺宜為110130。 .3 輸水閥門水力學(xué)模型幾何比尺宜為110130。 .4 輸水閥門門楣切片模型幾何比尺應(yīng)為11。 .5 工作閘門啟閉力模型幾何比尺宜為115130。 .6 分散輸水系統(tǒng)模型比尺的確定宜使出水孔縫隙寬度大于6mm。 船閘水力學(xué)整體模型進(jìn)行恒定流試驗(yàn)時(shí)，上下閘

56、首的閘門應(yīng)能拆卸或在閘門上設(shè)置可啟閉的附加閘門，附加閘門的孔口大小應(yīng)滿足閥門各個(gè)開度輸水流量的要求。 船模設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 船模設(shè)計(jì)應(yīng)符合第4.3.8條的有關(guān)規(guī)定。 .2 纜繩拉力儀的位置宜與船舶或船隊(duì)首尾系船柱位置相對應(yīng)。 模型設(shè)計(jì)應(yīng)繪制模型總體布置圖、結(jié)構(gòu)物模型詳圖、測點(diǎn)布置圖和模型供水回水系統(tǒng)布置圖。 條文說明 船閘水力學(xué)模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)限制條件的原因如下： （1）為了達(dá)到模型水流與原型阻力相似，模型水流需處于阻力平方區(qū)。受模型比尺的影響，模型的雷諾數(shù)比原型小很多，一般難以達(dá)到，為了減小試驗(yàn)誤差，使模型水流達(dá)到紊流則是最低要求； （2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模型出水孔廊道段水流雷諾數(shù)應(yīng)大于

57、50000，可忽略雷諾數(shù)對局部阻力的影響，多數(shù)模型試驗(yàn)資料表明，除在閥門開啟初期及輸水末期小部分時(shí)段不能滿足該要求外，其他大部分主要輸水時(shí)段均能滿足該要求； （3）根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，摻氣模型試驗(yàn)的水流速度大于7m/s，才可保持摻氣相似。 本條是根據(jù)國內(nèi)有關(guān)單位進(jìn)行模型試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的。引航道中往復(fù)波流的影響要超過引航道的長度，因此規(guī)定口門外水域要有一定的長度以免影響流態(tài)。 該條所列的各類模型比尺的范圍，是根據(jù)國內(nèi)外已有的船閘水力學(xué)各類模型試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)而得。近百年的船閘建設(shè)歷史表明，這些比尺范圍的模型試驗(yàn)成果均被原型船閘證明是可信的。但對于分散輸水系統(tǒng)船閘模型的多數(shù)出水孔縫，如其寬度小于6mm，

58、其縮尺影響將顯著增大，目前尚無較好的校正方法。因此選取模型比尺時(shí)要考慮該因素。 5.4 模型制作及安裝 模型制作應(yīng)繪制平水設(shè)備、量水設(shè)備、船閘輸水系統(tǒng)和閘閥門及啟閉設(shè)備等模型加工圖，并應(yīng)確定制模材料、加工程序和進(jìn)度。 制模材料選擇應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 輸水廊道應(yīng)選擇有機(jī)玻璃或塑料等不易變形的光滑材料，對要求觀測水位變化和水流流態(tài)的閥門段廊道及閥門井等部位，應(yīng)采用透明材料。 .2 閘墻可采用鋼板、塑料板、鋼筋混凝土預(yù)制板或磚砌水泥砂漿粉面制作。 .3 輸水閥門可采用有機(jī)玻璃或金屬材料制作。閥門啟閉桿件宜選擇能滿足彈性相似和剛度相似的材料制作。 .4 上下游引航道可采用水泥砂漿粉面，表面應(yīng)光滑。

59、 .5 局部模型中的支廊道及出水孔，可采用塑料板、有機(jī)玻璃或木材制作。 .6 閥門流激振動(dòng)模型中的閥門宜選擇能滿足水彈性相似要求的材料制作。 .7 門楣切片模型兩側(cè)及門楣應(yīng)采用有機(jī)玻璃等透明材料制作，面板可采用金屬材料制作。 .8 工作閘門啟閉力模型的閘門可采用金屬材料制作。 模型制作及安裝應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型加工精度應(yīng)符合第3.4節(jié)的有關(guān)規(guī)定，輸水系統(tǒng)出水孔縫和閥門門楣等特殊部位的加工尺寸允許偏差應(yīng)為0.2mm。 .2 上下游引航道邊墻頂和閘室頂應(yīng)高出試驗(yàn)最高水位0.10m。 .3 用木材制模時(shí)，應(yīng)進(jìn)行浸蠟或涂漆處理。 .4 模型制作應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求。 .5 壓力測點(diǎn)的孔口應(yīng)與結(jié)

60、構(gòu)物表面齊平并垂直。 .6 研究閥門啟閉力及振動(dòng)的模型不應(yīng)設(shè)置閥門側(cè)向止水。 .7 船模制作及安裝應(yīng)符合第4.4.7條的有關(guān)規(guī)定。 模型檢驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。 .1 模型制作安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行檢查與校核，并具有完整記錄。在輸水廊道中不得有遺留物。 .2 閘室輸水過程中應(yīng)對模型變形進(jìn)行檢驗(yàn)，若變形影響試驗(yàn)精度，必須進(jìn)行校正并加固。 條文說明 滿足水彈性相似要求的模型材料是一種高重度、低彈模的特殊材料，到目前為止尚沒有一種現(xiàn)成的可以應(yīng)用的天然或人工的合成材料，需專門研制。 規(guī)定進(jìn)行閥門啟閉力及流激振動(dòng)的局部模型不能設(shè)置側(cè)向止水，是因?yàn)橹顾哪ψ枇εc原型不相似，增加止水后的振動(dòng)特性也與原型不相似，為了