SL+155-2012水工（常規(guī)）模型試驗規(guī)程

SL水工(常規(guī))模型試驗規(guī)程中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國水利部發(fā)布155—20122012—07—13發(fā)布2012—10—13實施normalmodel替代sL155—95SpecificationforhydraulictestICS27．140P55

中華人民共和國水利部關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的公告中華人民共和國水利部批準(zhǔn)《水工(常規(guī))模型試驗規(guī)程》2012)標(biāo)準(zhǔn)為水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)予以公布。2012年第20號替代標(biāo)準(zhǔn)號發(fā)布日期水工(常規(guī))模(SL序號標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)編號實施日期型試驗規(guī)程二。一二年七月十三日155SL】55—20121SI，155952012．7．132012．10．13

——在總則中對規(guī)程的研究范圍進(jìn)行修改，增加試驗研究大——在相似準(zhǔn)則中增加摻氣、泄洪霧化等特殊水力現(xiàn)象的相——在試驗設(shè)備與量測儀器中，增加一些先進(jìn)的流速、摻氣——在模型設(shè)計中，增加試驗所需的基本資料一節(jié)；增加泄——在模型制作與安裝中，增加泄洪霧化模型制作和安裝——完善試驗程序一節(jié)內(nèi)容，規(guī)范試驗過程的控制性文件?！谠囼灧椒ㄖ?，增加泄洪霧化、摻氣濃度、風(fēng)速等模型——在報告編寫中，規(guī)范報告編寫格式，完善審批程序?！鶕?jù)測量儀器的增加情況，補(bǔ)充附錄A水工模型試驗刖根據(jù)水利部水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃，按照《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2002)的要求，編制本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)共11章25節(jié)148條和2個附錄，主要技術(shù)內(nèi)容包括總則、術(shù)語、基本資料、相似準(zhǔn)則、模型設(shè)計、模型制作與安裝、試驗基本設(shè)備、試驗量測儀器、試驗程序、試驗內(nèi)容與方法、試驗資料整理分析與報告編寫等。本次補(bǔ)充或修訂的主要內(nèi)容有：綱編制、泄洪霧化研究內(nèi)容。濃度、風(fēng)速、地形等測量儀器以及相應(yīng)的量測儀器檢定，如PIV、ADV等?！殪F化模型試驗的比尺及范圍選取要求。試驗的內(nèi)容和方法。完善局部沖淤地形測量的相關(guān)內(nèi)容。——在試驗資料整理與分析中，增加泄洪霧化、摻氣濃度、風(fēng)速等模型試驗相關(guān)內(nèi)容。編寫規(guī)定》(SL似要求。要求。再1

——SLl測試儀器及其精度要求。本標(biāo)準(zhǔn)為全文推薦。本標(biāo)準(zhǔn)所替代標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本為：本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)部門：中華人民共和國水利部本標(biāo)準(zhǔn)主持機(jī)構(gòu)：水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院本標(biāo)準(zhǔn)解釋單位：水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：南京水利科學(xué)研究院本標(biāo)準(zhǔn)出版、發(fā)行單位：中國水利水電出版社本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：吳時強(qiáng)韓昌海駱少澤周輝沙海飛趙建鈞吳修鋒周杰本標(biāo)準(zhǔn)審查會議技術(shù)負(fù)責(zé)人：劉志明本標(biāo)準(zhǔn)體例格式審查人：陳登毅楊字張宗孝汪慶元5595

次目2術(shù)語?·???????··??3基本資料·????????--4相似準(zhǔn)則?···???????5模型設(shè)計?????-???-·6模型制作與安裝?··????·7試驗基本設(shè)備-????·??·8試驗量測儀器·???????-9試驗程序????????·?·10試驗內(nèi)容與方法?????··1總則???-··???????3泄流能力測試??。???。7．1供水系統(tǒng)設(shè)施??????7．2通用性固定設(shè)備?????8．1一般規(guī)定???????‘‘8．2水位(水面線)及波高量測儀器8．3壓力量測儀器??????’。8．4流量量測儀器??????‘‘8．5流速量測儀器??????‘‘6量測儀器、儀表檢定???’’10．1流態(tài)觀測???????‘‘10．2水位與水面線測量????’’4流速、流向觀測????’‘10．5時均壓力測量?????’’10．6脈動壓力試驗??????！?局部沖淤試驗?---???‘10．8水面波動測量?????‘’81245670O310

11試驗資料整理分析與報告編寫????-附錄A水工模型試驗測試儀器及其精度要求附錄B各項試驗原始記錄及計算表(樣式)標(biāo)準(zhǔn)用詞說明?????????????·條文說明?????--?????????-·lO．10摻氣濃度測量?-·????????--11．1試驗資料的記錄與整理????··??-·4試驗成果報告格式-????-????··5試驗報告編寫·-?????????·-¨”M珀”珀珀加加肌毖筋∞駔10．9風(fēng)速測量???????????·10．11泄洪霧化參數(shù)測量????????·11．2試驗成果的表達(dá)方式????????·3試驗成果的整理分析????????·6試驗報告審批和評審????????-11

則1總1．0．1為了規(guī)范水工(常規(guī))模型試驗的標(biāo)準(zhǔn)和方法，控制水工模型試驗質(zhì)量，保證試驗研究成果的準(zhǔn)確性和可靠性，制定本標(biāo)準(zhǔn)。1．o．2本標(biāo)準(zhǔn)適用于以重力為主要作用力的水工(常規(guī))模型試驗，包括明流和有壓流。1．o．3水工(常規(guī))模型試驗研究范圍為水利樞紐布置和各種泄水建筑物的工程水力學(xué)問題，主要包括樞紐布置優(yōu)化、泄水建筑物泄流能力、泄洪消能型式、體型優(yōu)化、上下游水流銜接、動水荷載以及下游河道沖淤、泄洪霧化及防護(hù)措施等。1．o．4開展水工(常規(guī))模型試驗研究，應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)書要求編寫試驗研究大綱。1．o．5本標(biāo)準(zhǔn)的引用標(biāo)準(zhǔn)主要有以下標(biāo)準(zhǔn)：《摻氣減蝕模型試驗規(guī)程》(SL1．0．6水工(常規(guī))模型試驗除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。157)

2術(shù)語2．0．1水工模型hydraulic以重力為主要動力因素，研究水工建筑物、河道與水流等相互作用的實體模型。2．0．2模型比尺model模型與原型各對應(yīng)物理量間的比值。2．0．3正態(tài)模型水平長度比尺與垂直長度比尺相等的模型。水平長度比尺與垂直長度比尺不相等的模型。2．0．5整體模型integrated研究樞紐工程布置及各建筑物之間相互關(guān)系的水工模型。2．0．6單體模型monomer研究單一泄水建筑物水力特性的水工模型。研究特定部位水力特性的水工模型。2．0．8斷面模型sectional研究具有二元水力特征的泄水建筑物水力特性的水工模型。2．0．9局部動床模型local研究水工建筑物局部沖淤的水工模型。由于水流紊動所產(chǎn)生的流速場作用于固壁的附加動力壓力時均值。2．0．11脈動壓力pulsating由于水流紊動所產(chǎn)生的脈動流速場作用于固壁的附加動力壓力，在空間和時間上具有隨機(jī)性的脈動值。泄洪霧化參數(shù)2．0．4變態(tài)模型distorted2．0．7局部模型partial2．0．10時均壓力timemodelmobilescalenormalbedaveragedatomizationparametercausedbypressure2．0．12≯

表征由于泄水建筑物在泄洪過程中伴隨產(chǎn)生的一種降水和霧化物理現(xiàn)象影響的參數(shù)，例如降雨強(qiáng)度、影響范圍等。2．0．13摻氣濃度在一定的流速下，水流就會發(fā)生摻氣過程，即空氣潛入水中，使水中含氣達(dá)一定程度，形成水氣混合體，混合體中空氣體積與混合體體積的比值就是摻氣濃度。floodreleaseflowairconcentrationin3

3基本資料3．o．1工程概況包括工程建設(shè)任務(wù)、工程規(guī)模、工程等別、建筑物級別及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等。3．o．2水文、氣象方面應(yīng)收集以下資料：1應(yīng)收集以下水文資料：1)工程區(qū)域水位流量關(guān)系；2)特征頻率的洪水位及相應(yīng)下泄流量；3)其他相關(guān)水文資料。2必要時應(yīng)收集水流含沙量、泥沙顆粒級配及河床糙率等資料。3必要時應(yīng)收集工程區(qū)域氣象資料。3．o．3地形、地質(zhì)方面應(yīng)收集以下資料：1應(yīng)收集模擬范圍內(nèi)的地形、地貌資料，地形圖比例不宜2必要時應(yīng)收集泄水建筑物下游河床及岸坡的地質(zhì)資料。3．o．4應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求，收集以下工程設(shè)計資料：1樞紐布置。2泄水建筑物布置及體型。3消能防沖布置。4下游河道防護(hù)措施。5樞紐及泄水建筑物運(yùn)行工況和要求。6其他。3．o．5對收集的資料應(yīng)認(rèn)真整理、分析和核對，發(fā)現(xiàn)問題及時與資料提供部門溝通、核實和糾正，對資料的更改和更新應(yīng)做好相關(guān)記錄，以備查用。小于1：2000。4

4相似準(zhǔn)則4．o．1水工模型應(yīng)滿足幾何相似、水流運(yùn)動相似和動力相似，并應(yīng)遵循弗勞德相似準(zhǔn)則。4．o．2在滿足重力相似的基礎(chǔ)上，水工模型試驗應(yīng)滿足以下限制條件：1模型水流應(yīng)進(jìn)入阻力平方區(qū)；若有困難，至少應(yīng)保證在紊流區(qū)。2模型糙率達(dá)不到相似要求并對試驗成果影響較大時，應(yīng)進(jìn)行糙率校正。3模型水深不宜小于3cm。4水工建筑物模型應(yīng)采用正態(tài)模型。4．o．3在特殊情況下，應(yīng)對阻力、表面張力和黏滯力等因素的縮尺影響加以分析和修正。5

5模型設(shè)計5．0．1應(yīng)遵循重力相似準(zhǔn)則，并按幾何相似進(jìn)行模型設(shè)計。5．0．2應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求，在滿足4．0．2條規(guī)定的限制條件下，結(jié)合試驗場地、設(shè)備、供水能力和量測儀器精度等選定模型類型、比尺及模擬范圍。5．O．3模型類型與比尺的選擇宜滿足以下要求：1研究樞紐布置與各建筑物的相互關(guān)系，宜采用整體模型，幾何比尺不宜小于1：120。2研究樞紐中單一建筑物的水力特性，宜采用單體模型，幾何比尺不宜小于1：80。3研究樞紐中特定部位的水力特性，可采用局部模型，幾何比尺不宜小于1：50。4研究具有二元水力特征的泄水建筑物水力特性時，可采用斷面模型，幾何比尺不宜小于1：50。5研究樞紐建筑物上下游的局部沖淤，宜采用局部動床模型，幾何比尺不宜小于1：120。5．0．4模型模擬范圍應(yīng)保證試驗工作段的流態(tài)相似，模型高度應(yīng)綜合考慮模型最高水位和超高、流量量測設(shè)施、沖刷深度等因素。5．0．5特殊水力模型設(shè)計應(yīng)遵循以下要求：l模擬泄洪霧化的模型設(shè)計，其比尺選定應(yīng)考慮表面張力相似要求，模型流速宜達(dá)到6m／s以上，水流韋伯?dāng)?shù)應(yīng)大于500；下游模擬范圍應(yīng)包含下游河道一定高程的兩岸邊坡，其高程確定應(yīng)考慮泄洪霧化影響高度。2模擬摻氣等內(nèi)容的模型設(shè)計參見SL模擬旋渦相似的模型設(shè)計，應(yīng)考慮表面張力和黏滯力縮尺效應(yīng)。5．0．6模型設(shè)計應(yīng)考慮量水裝置、穩(wěn)水裝置、尾水閘門控制裝置、測點布置等，并選用合適的量測儀器設(shè)備。157。36

6模型制作與安裝6．0．1應(yīng)繪制模型總體布置圖、建筑物模型詳圖、測點布置圖，并提出模型加工與安裝要求。6．0．2模型材料可選用木材、水泥、有機(jī)玻璃、塑料和金屬材料等。6．0．3模型制作與安裝時，應(yīng)進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強(qiáng)度校核。6．0．4模型安裝應(yīng)用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀或全站儀等控制，并應(yīng)滿足以下精度控制要求：1平面導(dǎo)線布置應(yīng)根據(jù)模型形狀和范圍確定，導(dǎo)線方位允許偏差為±0．10。2水準(zhǔn)基點和測針零點允許誤差為±0．gram。3建筑物模型高程允許誤差為±O．3mm，地形高程允許誤差為±2ram，平面距離允許誤差為±lOmm。6．0．5模型地形制作可采用斷面板法、樁點法和等高線法。采用前兩法時，模型中兩控制斷面間距可取50～lOOcm，對于地形變化較復(fù)雜的河段，控制斷面應(yīng)適當(dāng)加密。6．0．6模型制作校核與驗收應(yīng)符合以下要求：1模型安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行全面質(zhì)量校核，并應(yīng)有完整2校核完畢后，應(yīng)進(jìn)行試水，發(fā)現(xiàn)問題及時采取補(bǔ)救措施。3對于大型或重要工程模型，宜組織技術(shù)驗收。記錄。7

7試驗基本設(shè)備7．1供水系統(tǒng)設(shè)施7．2通用性固定設(shè)備7．1．1試驗供水系統(tǒng)應(yīng)包括蓄水池、動力泵、平水裝置、配水管和回水槽等設(shè)施。蓄水池應(yīng)考慮供水、回水便利，蓄水量應(yīng)滿足試驗要求。7．1．3動力泵類型及型號應(yīng)根據(jù)試驗廳(室)用水量和運(yùn)行情況選用。7．1．4試驗廳的平水裝置可采用平水塔。塔高應(yīng)高于模型最大高度，但不宜低于5m，其容積可按最大供水量乘以75～100s估算。溢流槽長度可按水面變差lcm而定。在特定條件下，也可采用適當(dāng)?shù)钠剿胺€(wěn)壓設(shè)施直接供水。7．1．5配水管路可采用1～2級網(wǎng)絡(luò)布局，常用管徑為150～500mm，并在適當(dāng)位置安裝控制閘門。對于供水量要求較大的試驗廳，可適當(dāng)增大管徑?；厮垡瞬捎铆h(huán)狀或網(wǎng)狀平面布置，槽底坡度宜大于1：200，并在適當(dāng)部位架設(shè)攔污柵和集水井。7．2．1常規(guī)模型試驗廳可配備玻璃水槽、水箱和壓力箱等通用性固定設(shè)備。7．2．2玻璃水槽技術(shù)規(guī)格可按下列要求采用：1常規(guī)玻璃水槽槽寬0．4～o．8m，高1～2m，長20～30m，流量50～200L／s。特殊情況下，水槽可根據(jù)需要確定尺寸及供水能力。2玻璃厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和變形的要求。3玻璃之間接縫應(yīng)平整光滑，止水性好。4槽寬最大誤差不宜超過±2mm。7．1．27．1．68

5若有需要，可附加變坡裝置，調(diào)節(jié)宜輕便靈活。7．2．3水箱技術(shù)規(guī)格可按下列要求采用：1常規(guī)水箱箱體宜呈矩形，邊長3--4m，高3～5m，容積30～80m3，開iL寬與水箱寬度之比宜為1：7～1：8，供水量不宜小于lOOL／s。2當(dāng)水箱水深大于3m時，宜采用鋼結(jié)構(gòu)，最大箱體變形不應(yīng)超過5ram。3水箱箱內(nèi)宣布置升降式平水槽，平水槽長視允許水面變差而定。4水箱箱內(nèi)應(yīng)設(shè)穩(wěn)流裝置，保證水面平穩(wěn)和出流均勻。5有特殊要求的水箱，可根據(jù)需要確定尺寸，但應(yīng)校核水箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。對于高水箱，應(yīng)對地基做必要的處理。7．2．4壓力箱技術(shù)規(guī)格可按下列要求采用：1壓力箱箱體宜采用平臥圓筒形，直徑1．5～2m，長3～4m，供水量不小于lOOL／s，壓力不超過196kPa(20m水頭)。2壓力箱應(yīng)自成供水系統(tǒng)，采用電機(jī)穩(wěn)流器，保持恒定流量。3壓力箱箱內(nèi)應(yīng)設(shè)穩(wěn)流裝置，保證出流均勻。4壓力箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可按壓力容器核算。9

8試驗量測儀器8．2水位(水面線)及波高量測儀器8．1一般規(guī)定8．3壓力量測儀器8．1．1試驗量測儀器主要包括：水位(水面線)及波高量測儀器、壓力量測儀器、流量量測儀器、流速量測儀器等。各類量測儀器的選用均應(yīng)滿足量程和精度等要求。8．1．2試驗使用的各類量測儀器、儀表均應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的檢定。未經(jīng)檢定的儀器、儀表，不應(yīng)在試驗中使用。8．2．1水位測針可用于測量恒定流水位及水面線。8．2．2自動跟蹤水位計可用于測量恒定流和非恒定流水位，選型應(yīng)滿足跟蹤速度要求。8．2．3壓力傳感器可用于測量恒定流和非恒定流水位。8．2．4波高儀可用于測量水面波動，選型應(yīng)滿足頻響范圍要求。測壓管可用于測量恒定流時均壓力，但應(yīng)滿足以下要求：1測壓孔內(nèi)徑應(yīng)小于2ram。2測壓孔應(yīng)垂直邊壁，且孔口與過流面齊平。3測壓管宜采用玻璃管或透明塑料管，管徑應(yīng)均勻，內(nèi)徑宜大于6ram；采用塑料管時應(yīng)避免折彎。應(yīng)做好排氣工作，保持管內(nèi)水體連通性。4測壓管控制高程應(yīng)用水準(zhǔn)儀等儀器確定。8．3．2當(dāng)壓力水頭超過3m時，宜用壓力傳感器或壓力表測量。8．3．3測量兩點間的壓力差可選用差壓傳感器或液柱比壓計。8．3．4測量脈動壓力應(yīng)采用壓力傳感器，傳感器安裝應(yīng)垂直邊壁，且孔口與過流面應(yīng)齊平；若上述安裝要求有困難，可在傳感8．3．1】0

8．4流量量測儀器器與測壓孔之間串接剛性短管，管長應(yīng)短于0．3m。傳感器選型應(yīng)滿足以下要求：1感應(yīng)膜直徑宜小于6mm。自振頻率應(yīng)大于被測量頻率的5倍。3綜合精度應(yīng)滿足試驗要求。量水堰可用于測量恒定流量，其堰型可按下列要求選用：1當(dāng)流量量程Q<30L／s時，宜選用直角三角堰，流量可根據(jù)率定曲線或經(jīng)驗公式確定。2當(dāng)流量量程Q≥30L／s時，宜選用矩形堰，流量可采用雷伯克經(jīng)驗公式確定。3當(dāng)流量量程2L／s<Q<90L／s時，可選用復(fù)式堰，流量計算應(yīng)采用率定結(jié)果。8．4．2量水堰安裝應(yīng)滿足以下要求：三角堰堰槽寬度應(yīng)為3～4倍最大堰上水頭。2矩形堰堰板高度應(yīng)大于最大堰上水頭的2倍。3堰板應(yīng)與堰槽垂直正交，堰板頂部應(yīng)水平。4堰槽應(yīng)等寬，槽壁長度可稍超過堰板位置。5矩形堰板與堰下水舌之間應(yīng)設(shè)置通氣孔，堰板下水位與堰頂高差不宜小于7cm。消浪柵應(yīng)設(shè)置在堰板上游10倍以上最大堰頂水頭處。7水位測針jL應(yīng)設(shè)置在6倍最大堰頂水頭處。8．4．3文丘里管宜用于測量恒定流流量，其體型及尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，管徑可視流量而定。流量系數(shù)應(yīng)采用率定曲線。8．4．4文丘里管的安裝應(yīng)滿足以下要求：在文丘里管安裝位置的上游10倍管徑和下游6倍管徑距離內(nèi)，應(yīng)無閘門、彎頭等水管配件。2文丘里管的上測壓孔應(yīng)設(shè)在上游0．5～1．o倍管徑處，喉部測壓孔應(yīng)設(shè)在喉部中央。28．4．11611

8．5流速量測儀器3測壓斷面應(yīng)設(shè)4個孔徑為lmm的測壓孔，并用均壓環(huán)電磁流量計和超聲波流量計可用于測量恒定流流量和非電磁流量計和超聲波流量計的安裝應(yīng)滿足以下要求：流量計應(yīng)安裝在水泵下游側(cè)的直管段，在流量計上游15倍管徑和下游5倍管徑范圍內(nèi)應(yīng)無擾動部件，量測時應(yīng)保證管道內(nèi)充滿水體。2流量計上下游直管段的管道內(nèi)徑與流量計測量管徑的偏差應(yīng)小于3％，其內(nèi)壁應(yīng)清潔光滑。8．5．1畢托管可用于恒定流時均流速的測定，但應(yīng)按以下要求選型：當(dāng)流速量程0．15m／s<u<2．5ra／s時，可選用管徑為8ram標(biāo)準(zhǔn)畢托管。2當(dāng)流速量程0．15m／s<口<10m／s時，宜選用管徑為8．5．2旋槳流速儀及旋槳流速流向儀宜用于測量2m／s以下的流速流向，其性能要求如下：2起動流速3～5cm／s。3流速w與轉(zhuǎn)速”應(yīng)保證線性關(guān)系，即”=Kn+C，其中，K為流速變化斜率，C為旋槳流速儀起動流速。K值、c值可由率定試驗確定。8．5．3激光流速儀和熱線(膜)流速儀可用于測量高流速、脈動流速以及窄縫、旋渦等的流速。8．5．4粒子圖像測速儀(PIV)可用于測量水流流速分布。8．5．5三維多普勒流速儀(ADV)可用于測量復(fù)雜流態(tài)下的點串聯(lián)。4管道中心線應(yīng)保持水平。恒定流流量。2．5mm微型畢托管。1葉輪直徑小于15mm。8．4．58．4．61l42

8．6量測儀器、儀表檢定8．6．1試驗使用的量測儀器、儀表，凡屬市場購置的，均應(yīng)滿足試驗測試要求，并應(yīng)符合國家或行業(yè)技術(shù)監(jiān)督部門的計量認(rèn)證規(guī)定。8．6．2自行研制的儀器、儀表，應(yīng)采用經(jīng)技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)可的檢測方法進(jìn)行自檢合格后，方可使用。8．6．3試驗測試儀器及其精度的控制要求見附錄A。流速流向。13

9試驗程序9．o．1應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求，制定模型試驗研究大綱。模型試驗研究大綱宜包括以下內(nèi)容：1工程概況。2模型試驗研究目的和內(nèi)容。3基本資料。4模型設(shè)計、制作和安裝。5主要試驗設(shè)備和量測儀器。6模型試驗方法與試驗條件。7預(yù)期提交的試驗成果。8模型試驗研究進(jìn)度安排。9模型試驗研究人員安排。9．o．2模型試驗前應(yīng)進(jìn)行量測儀器率定及模型校驗等項預(yù)備9．o．3模型試驗宜包括原設(shè)計方案試驗、修改優(yōu)化方案試驗和推薦方案試驗等。9．o．4模型試驗取得階段性成果后，應(yīng)及時與委托方溝通，對模型試驗階段性成果進(jìn)行技術(shù)討論。對專題研究應(yīng)及時組織專家討論。9．o．5模型試驗中應(yīng)及時整理分析試驗資料，發(fā)現(xiàn)疑問，應(yīng)隨時進(jìn)行補(bǔ)充試驗，加以校驗和修正。9．o．6應(yīng)提出正式試驗研究報告及輔助成果(照片、錄像等)。工作。14

10試驗內(nèi)容與方法o．1流態(tài)觀測10．3泄流能力測試10．2水位與水面線測量沖水流、特征。應(yīng)定性描述模型試驗水流流態(tài)，說明回流區(qū)、旋渦、折分離水流、水翅、跌水、壅水等現(xiàn)象及其范圍、強(qiáng)弱等觀測方法可采用目測法、示蹤法、照相或錄像等。水位測點和水面線測點應(yīng)根據(jù)原型水文資料或模型試驗需要設(shè)置。10．2．2量測儀器可按8．2節(jié)規(guī)定選用。10．2．3每測次應(yīng)重復(fù)測量2～3次。o．2．4記錄觀測數(shù)據(jù)應(yīng)注明試驗條件、組次和日期、量測儀器名稱和編號等。試驗記錄表格見附錄B。lO．3．1堰流試驗方法應(yīng)滿足以下要求：l在形成自由堰流條件下，待水位流量穩(wěn)定后，測讀流量和上下游水位。2在固定流量條件下，逐步抬高下游水位形成淹沒堰流，測讀上下游水位或流量，確定不同淹沒度下的泄流能力。3改變流量，重復(fù)進(jìn)行上述操作步驟，得到新的試驗組次。10．3．2孔流試驗方法應(yīng)滿足以下要求：在固定閘門開度形成jL流條件下，測量泄流能力。2改變閘門開度，得到不同開度條件下的孔流泄流能力。10．3．3應(yīng)根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算堰流或孔流的流量系數(shù)，淹沒流應(yīng)給出相應(yīng)的淹沒系數(shù)。試驗記錄計算表格見附錄B。I10．2．110．1．110．1．21】5

10．6脈動壓力試驗10．7局部沖淤試驗10．4流速、流向觀測10．5時均壓力測量10，3．4泄流能力測試應(yīng)不少于5個流量級，并應(yīng)包括特征水位和流量，由此得到水位流量關(guān)系曲線。10．4．1應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求，布置測速范圍和斷面。10．4．2應(yīng)根據(jù)流速變化范圍和測量條件選用相應(yīng)的測速儀器。10．4．3施測斷面應(yīng)至少布置3條垂直測線，每條垂線視水深情況應(yīng)至少有3個測點。對于復(fù)雜流態(tài)區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)加密測速垂線及測點。10．4．4在測量流速的同時，應(yīng)進(jìn)行流向觀測。10．4．5記錄觀測數(shù)據(jù)應(yīng)注明試驗工況、量測儀器名稱和編號等。試驗記錄計算表格見附錄B。10．5．1應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求，布置時均壓力測點。10．5．2時均壓力量測方法可按8．3節(jié)規(guī)定選用。10．5．3記錄觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)注明試驗工況、量測儀器名稱和編號脈動壓力測點宜與時均壓力測點接近或重合。10．6．2脈動壓力量測儀器可按8．3節(jié)規(guī)定選用。每測次應(yīng)重復(fù)測量3次。采集時間、采樣頻率等均應(yīng)符合采樣定理的要求。10．6．3記錄觀測數(shù)據(jù)應(yīng)注明試驗工況、量測儀器名稱和編10．7．1模型沙選擇應(yīng)滿足以下要求：對于沙礫石或巖石節(jié)理極為發(fā)育的原型河床可用散粒體模擬，其粒徑可根據(jù)級配曲線按幾何相似或抗沖流速相似選擇。號等。10．6．1116

10．9風(fēng)速測量10．8水面波動測量2對于細(xì)顆粒泥沙組成的原型河床可用輕質(zhì)模型沙模擬，其粒徑可通過泥沙起動公式計算或預(yù)備試驗確定。3對于巖體構(gòu)成的原型河床可用節(jié)理塊或膠結(jié)材料模擬，也可近似地用散粒體模擬，模擬材料要求達(dá)到與抗沖流速10．7．2模型鋪沙高程應(yīng)根據(jù)基巖面高程確定，必要時可按覆蓋層和基巖分層鋪設(shè)。10．7．3鋪沙范圍應(yīng)大于沖刷范圍，鋪設(shè)厚度應(yīng)大于可能最大沖10．7．4峽谷河床宜適當(dāng)考慮岸坡沖刷的影響因素。沖刷試驗時間應(yīng)滿足沖坑穩(wěn)定要求，特殊情況下應(yīng)由預(yù)備試驗確定。10．7．6試驗前應(yīng)避免擾動原狀沙面，試驗后應(yīng)避免擾動沖淤地形。10．7．7應(yīng)及時測繪沖淤地形，并注明試驗工況等。應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)和要求布置測點，宜布置在水面波動劇烈區(qū)、重點岸坡、電廠尾水或通航區(qū)等部位。10．8．2水面波動量測儀器可按8．2．4條規(guī)定選用，采樣時間和頻率應(yīng)符合采樣定理的要求，并應(yīng)重復(fù)測量3次。10．8．3記錄的水面波動數(shù)據(jù)應(yīng)注明試驗工況、量測儀器名稱和i0．8．4試驗前波高儀應(yīng)及時率定。風(fēng)速測量應(yīng)在通氣管道的直段進(jìn)行。直段起點應(yīng)至少在測量點前10倍管徑以外，終點應(yīng)至少在測量點后4倍管徑以外。10．9．2風(fēng)速測量可采用風(fēng)速儀或風(fēng)壓計，儀器量程應(yīng)根據(jù)測量風(fēng)速大小選定。相似。刷深度。編號等。10．7．510．8．110．9．117

10．10摻氣濃度測量10．11泄洪霧化參數(shù)測量10．10．1摻氣濃度測量可按SL157規(guī)定執(zhí)行。泄洪霧化參數(shù)主要是泄洪引起的降雨強(qiáng)度及其影響10．11．2泄洪霧化參數(shù)測量范圍包括測量平面范圍及高程，可根據(jù)預(yù)備試驗或經(jīng)驗確定。10．11．3測量器具可選用量筒、雨量計、滴譜試紙或光學(xué)量測儀器等。一個測點宜重復(fù)測量3次。模型降雨量測量方法宜根據(jù)以下條件選用：1雨量大于50mm／h時，宜采用量筒或雨量計。2雨量5～50mm／h時，宜采用稱重法或滴譜法。3雨量小于5mm／h時，宜采用滴譜法或光學(xué)測量方法。10．11．4應(yīng)記錄測量的時長及雨量，確定降雨強(qiáng)度，并根據(jù)各測點雨量分布，分析確定霧化影響范圍。范圍。10．11．118·

11試驗資料整理分析與報告編寫11．1試驗資料的記錄與整理11．2試驗成果的表達(dá)方式11．3試驗成果的整理分析11．1．1原始記錄數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，應(yīng)劃掉重寫，不應(yīng)涂改。11．1．2試驗資料應(yīng)及時整理，試驗者、整理者和校對者均應(yīng)在原始記錄及計算表格中簽名，對直接采用電腦記錄的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)注明試驗者、整理者和校對者姓名。11．1．3試驗數(shù)據(jù)的有效位數(shù)應(yīng)與試驗精度相符。11．1．4應(yīng)及時將試驗資料整理歸檔。參數(shù)時表示。關(guān)系。當(dāng)同一試驗內(nèi)容有多組試驗資料或一組試驗資料有幾個應(yīng)列表表示。當(dāng)一組試驗資料中的兩個變量互為函數(shù)關(guān)系時，宜繪圖當(dāng)試驗組次較多時，可用經(jīng)驗公式表達(dá)變量之間的函數(shù)11．2．4重要工程或重要研究項目應(yīng)有照片、錄像，試驗錄像應(yīng)配有相應(yīng)的字幕和解說詞。11．3．1流態(tài)、流向應(yīng)繪制平面圖，并標(biāo)明水邊線、回流范圍和主流方向。11．3．2水位與水面線應(yīng)按試驗組次繪制相應(yīng)的圖表。11．3．3泄流能力可繪制成相應(yīng)的水位一流量關(guān)系曲線或建立相關(guān)的經(jīng)驗公式。11．3．4流速分布應(yīng)按試驗組次繪制相應(yīng)的圖表。11．3．5時均壓力應(yīng)按試驗組次繪制各部位相應(yīng)的壓力分布11．2．111．2．21l_2．319

11．4試驗成果報告格式11．5試驗報告編寫圖表。11．3．6．脈動壓力試驗數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后，應(yīng)用壓力脈動隨機(jī)分布、時域數(shù)字特征、頻域能量分布特征等描述，并繪制相應(yīng)的11．3．7局部沖尉應(yīng)繪制沖淤平面圖，以及沖坑的縱剖面圖和橫11．3．8水面波動應(yīng)用波高、周期和頻譜特性等參數(shù)描述，并繪制相應(yīng)的圖表。11．3．9風(fēng)速、風(fēng)量應(yīng)用圖表表示。11．3．10泄洪霧化量應(yīng)用雨量等值線圖描述。11．4．1試驗報告宜由封面、扉頁、內(nèi)容提要、正文、參考文獻(xiàn)和附錄等組成。11．4．2試驗報告封面應(yīng)包含試驗報告全稱、編號、密級、完成單位名稱和日期。11．4．3試驗報告扉頁應(yīng)包含項目編號、項目委托單位、項目負(fù)責(zé)人、主要參加人、報告編寫人、審查人、審批人等。11．4．4試驗報告的內(nèi)容提要應(yīng)用簡短文字?jǐn)⑹鲈囼瀮?nèi)容和結(jié)論等，并給出相應(yīng)的關(guān)鍵詞。11．4．5試驗報告正文應(yīng)為試驗報告的主體。11．4．6試驗報告的參考文獻(xiàn)應(yīng)列出必要的文獻(xiàn)。11．4．7必要時，試驗報告可設(shè)置附錄。11．5．1試驗報告內(nèi)容應(yīng)主要包括工程概況、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容、技術(shù)路線和方法、模型設(shè)計、測試手段、必要的試驗數(shù)據(jù)、試驗成果分析、結(jié)論與建議等。11．5．2試驗報告表述內(nèi)容應(yīng)全面，表達(dá)應(yīng)準(zhǔn)確，圖表應(yīng)規(guī)范，結(jié)論觀點應(yīng)明確，建議應(yīng)切合實際。剖面圖。20

11．6試驗報告審批和評審11．5．3試驗報告應(yīng)使用中華人民共和國法定計量單位。技術(shù)術(shù)語應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，尚無統(tǒng)一規(guī)定的應(yīng)予以11．6．1試驗報告應(yīng)履行必要的審批程序。11．6．2重大項目的試驗報告應(yīng)組織專家評審。定義。21

附錄A水工模型試驗測試儀器及其精度要求=以，C，不應(yīng)大于5％，表A水工模型試驗測試儀器及其精度要求施測對象測試儀器控銣局部模型高程和寬度誤差小于03ram，長度誤差小于5mm，整體模型地條規(guī)定的限制條件，注儀、鋼尺形高程誤差小于gmm，平意減小縮尺影響面距離誤差小于lOmm測針零點高程的精度應(yīng)控測稈應(yīng)安裝牢固并呈制在士0．2mrn，每一測次鉛垂方向，試驗前應(yīng)檢應(yīng)重復(fù)測讀2～3次，取其查測針及連接管，不得穩(wěn)定值或平均值，測讀精度有堵塞、氣泡及漏水率定曲線的偏差系數(shù)C。水位計測桿應(yīng)安裝牢自動跟蹤水固井呈鉛垂方向，每次位計測試前應(yīng)進(jìn)行自檢率定，試驗量測區(qū)間應(yīng)在率定均值曲線的直線部分帔高儀測桿應(yīng)垂直安裝流量量鍘應(yīng)選擇合理的堰應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行量型，量水堰板板面安裝應(yīng)呈水堰板安裝；待流量穩(wěn)量水堰板鉛垂方向#堰頂安裝應(yīng)呈水定后，方可測讀上游測平方向；應(yīng)保證流量測量的率定曲線或有關(guān)計算精度公式推算模型流量應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行文應(yīng)保證安裝要求，堿少鍘量計量誤差定期進(jìn)行自檢率定．繪制流量率定曲線6條計、超聲波流管內(nèi)平均流速應(yīng)大于的要求．并定期維護(hù)和22精度要求注意事項水準(zhǔn)儀、經(jīng)試驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)滿足4模型緯儀、全站水位測針為士0現(xiàn)象水位及水面線其中t口為均方差}“為平精度為±0．2mm針讀數(shù)；應(yīng)按不同堰型流量文丘里流丘里流量計的安裝}應(yīng)電磁流量安裝應(yīng)滿足8．4檢定3ram2m／s02

裹A(續(xù)測試儀器精度要求(i)自檢率定，當(dāng)雷諾數(shù)試驗前，應(yīng)檢查畢托管和連接管是否堵塞或速系數(shù)≠；1，誤差控制在水柱同高；在不進(jìn)氣條2～3狀，取其穩(wěn)定值或平件下，將畢托管放人施均值；比壓計水頭差測讀精測位置的水體中，對準(zhǔn)度應(yīng)控制在3ram以內(nèi)(1)自檢率定，率定測點不應(yīng)少于15個，精度應(yīng)滿足75彤以上測點，偏差不應(yīng)超過2“～3％；每個測流斷面測讀不(2)每一測點記錄值不應(yīng)旋槳流速儀應(yīng)少于3條垂線}每條少于4～5攻，每次采集時垂線測點不應(yīng)少于3點(3)斷面流速迭加計算，與宴測流量比較，兩者誤差儀、熱線流精度為士0．5“差會增大，因此在使用速儀時應(yīng)注意儀器正常維護(hù)以及試驗用水水質(zhì)要求精度為士0．1％等，以減少測量誤差速儀(PIV)探頭以下5cm范圍內(nèi)三維多普勒精度為--+0無法測量該區(qū)水流速度，流速儀(ADV)周邊磁場等對量測結(jié)果施測對象注意事項Re一3300～360000時．流漏氣；在靜水中進(jìn)行沖1％～2％；水排氣，使比壓計兩端畢托管(2)每一測次應(yīng)重復(fù)測讀流向間不應(yīng)少于5～10s；流速不應(yīng)超過5“激光流速在實際環(huán)境中測量誤粒子圖像測為儀器測量盲區(qū)，ADV5％同時測速時應(yīng)注意避免的影響23

表A(續(xù)測試儀器精度要求(1)用水準(zhǔn)儀測定各測點及測壓板基準(zhǔn)高程，測讀精(2)在靜水中校驗測壓管按技術(shù)要求進(jìn)行測壓液面與測點高程一致，誤差(3)水位穩(wěn)定后，方能測否符合要求，并做好排讀，每一測歡應(yīng)重復(fù)測讀3氣工作．保證管內(nèi)水體～4次，取其平均值或穩(wěn)定值，測讀精度應(yīng)控制在每次測試前應(yīng)進(jìn)行自檢率定，率定曲線的偏差系數(shù)壓力傳感器的安裝應(yīng)壓力傳感器ce—d兒，C。不應(yīng)大于5％，每次測量的記錄時間不應(yīng)少于6s施測對象注意事項度應(yīng)達(dá)0管安裝，每次試驗前應(yīng)測壓管不應(yīng)超過0．5ram；檢查測壓孔和測壓管是壓力連通性3ram以內(nèi)垂直壁面，且fL口與過流面齊平3mm；

cm，：二上游測針零點高程cm，——下游水位cm，——下游測針讀數(shù)ccm，：二下游測針零點高程cm，——原型流量(m3／”——堰上測針讀數(shù)(cm，：二堰n側(cè)針讀數(shù)(cm，————年——月——日附錄B各項試驗原始記錄及計算表(樣式)試驗組次——模型比尺——表B—l水面線觀測記錄表上游水位cm，——上游測針讀數(shù)c表B一2水位流量觀測記錄表測點距離零點距離測點模型高程測點水面高程計算者試驗試驗組次模型比尺量水堰測原型流量針讀數(shù)測針讀數(shù)測尺基點高程(m)測點編號備注試驗者校核者開啟閘門開度上游水位上游下游水位下游水位門號(m3Is)年月(m)(cm)日

寬度b--～—(m)b以i一——試驗組次——模型比尺——寬度b--——(m)6以彳一——孔流公式Q=,uab／ii可表B一3堰流流量系數(shù)計算表堰流公式Q一礎(chǔ)~／iiH護(hù)表B4孔流流量系數(shù)計算表試驗組次試驗下游水頭行近流速水頭校核者閘門開度下游承頭水頭相對開度流量系數(shù)試驗者計算者模型比尺漉量Q上游水頭上游能頭Hol淹沒度(m3／s)H(m)w2／29(m)^，／Ho流態(tài)年月行近流速開啟流量上游口2／29h。／H門號26^．(m)Hn(m)日0d／H(ra)(m)5n

——年——月——日(手)。模型比尺——肛畢托管流速記錄表表B～6旋漿流速儀流速記錄表試驗表B一5量水堰測針讀數(shù)(oln)測點畢托管水柱高差(cm)原型流速位置傾斜試驗者計算者原型流量(m3／s)校核者量水堰測針讀數(shù)(cm)儀器編號儀器讀觳n測桿編號流速比尺斷面編號水深測線號流向備注(m／5)垂直h模型比尺采樣時間("(U)年月(m)K=C一Vmy。(cm／s)(m／s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(210)(12)(13)Itl

表B一7時均壓力記錄計算表測針零點高程(m)下游測針讀數(shù)(cⅡ-)測針零點高程(m，量水堰測針讀數(shù)(cm)零點高程試驗者28試驗試驗組次閘門開啟情形：模型(cm)上游水位(m)下游水位Cm)模型比尺原型(m)閘孔號碼上游測針讀數(shù)(cm)原型流量(m3／s)堰口測針讀數(shù)(cm)測壓孔高程測壓管讀數(shù)測壓管水頭壓力水頭(9編號備注+(壓)(壓)測壓板計算者校核者年8kPa)(m)‘ra)一月日

標(biāo)準(zhǔn)用詞說明有必要、要求、要、只有??才允許推薦、建議推薦不宦不推薦，奪建議允許、許可、準(zhǔn)許29標(biāo)準(zhǔn)_I}j淵在特殊情況下的等效表述要求嚴(yán)格程度應(yīng)要求不應(yīng)不允許、不許可、不要宦允許不必不需要、不要求可

水工(常規(guī))模型試驗規(guī)程中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條文說明155--2012SL

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則總《水工(常規(guī))模型試驗規(guī)程》(SL年7月21日發(fā)布生效以來，對規(guī)范水工(常規(guī))模型試驗研究方法，提高試驗研究成果的可靠性與準(zhǔn)確度起到了重要作用。近年來，隨著我國水利水電工程建設(shè)快速發(fā)展，對水工模型試驗研究內(nèi)容、方法及模擬技術(shù)提出了新的要求。與此同時，量測技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了測試手段的提高，但這些先進(jìn)的測試技術(shù)和方法應(yīng)用條件尚未在SL95中得到反映。故有必要對現(xiàn)行試驗規(guī)程進(jìn)行必要的修訂工作，以進(jìn)一步促進(jìn)水工常規(guī)模型試驗技術(shù)的不斷發(fā)展。本條說明本標(biāo)準(zhǔn)的編制目的及必要性。1．0．2本條明確規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍是以重力為主要作用力的水工(常規(guī))模型試驗并規(guī)定了相應(yīng)的研究范圍，以別于其他試驗專題研究。1．0．3考慮到泄洪霧化已成為當(dāng)前高壩建設(shè)必須解決的問題，而目前尚缺乏泄洪霧化模型試驗專題標(biāo)準(zhǔn)，因此本標(biāo)準(zhǔn)暫將泄洪霧化列入常規(guī)模型試驗內(nèi)容。1．0．4本條規(guī)定應(yīng)根據(jù)試驗任務(wù)書的要求，編寫試驗研究大綱，作為模型試驗研究的基本依據(jù)。195)自19951．o．115533

3基本資料3．0．1～3．0．4基本資料是開展水工(常規(guī))模型試驗研究的基礎(chǔ)。使用基本資料時，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行分析，準(zhǔn)確使用資料中與本項試驗研究有關(guān)的信息，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)仔細(xì)考證，并及時與資料提供部門進(jìn)行溝通、核實，對資料的更改和更新應(yīng)做好相關(guān)記錄，以備查用。如涉及河床沖刷及其防護(hù)措施的研究時，地形、地質(zhì)資料方面應(yīng)收集河床覆蓋層厚度、岸坡巖石分布、節(jié)理發(fā)育、破碎情況、河床抗沖流速等資料。34

4相似準(zhǔn)則流量比尺Q，=Q。／Q。一；{—；與一L；r1n一啡／v。一L．r1，3r1V，一U／V。一L；式中L，A，V——長度、面積、體積。下標(biāo)r，P，m——比尺、原體、模型。式中T，73，n，Q——時間、速度、加速度、流量。式中m，p，F(xiàn)—-一質(zhì)量、水流密度、重力。4．o．1本條明確了模型應(yīng)滿足的幾項基本相似準(zhǔn)則。從嚴(yán)格的數(shù)理觀點出發(fā)，模型與原型達(dá)到完全相似是不可能的。但只要模型比尺選擇適當(dāng)，模型與原型兩個水流系統(tǒng)仍能保證足夠的相似性。對本條規(guī)定的三項相似準(zhǔn)則說明如下：(1)幾何相似準(zhǔn)則。要求模型與原體之間的有關(guān)比尺符合以下關(guān)系：長度比尺L。一L。／L。體積比尺(2)水流運(yùn)動相似準(zhǔn)則。要求模型與原體之間的有關(guān)比尺符合以下關(guān)系：時間比尺T，=L／丁二速度比尺加速度比尺t2。一a。／a。一％／T，=L，T≯(3)動力相似準(zhǔn)則。要求模型與原體之間的有關(guān)比尺符合以質(zhì)量比尺力的比尺根據(jù)牛頓相似準(zhǔn)則，當(dāng)以重力為主要作用力時，重力比尺與慣性力比尺應(yīng)相等，即面積比尺A。=A。／A。一L；m，=m，／m。一prL：F，=F，／F。=肛L：丁；(2)(3)(6)(1)(4)(5)(7)(8)(9)35LmmJ

(表)，一c㈣，L?y式中F?！獞T性力5?！魉俣?；g——重力加速度；L——特征長度；Fr——弗勞德數(shù)，又稱重力相似準(zhǔn)數(shù)。如果用尺度表示，則將y=腭帶人式(11)，整理轉(zhuǎn)化后，得按照重力相似準(zhǔn)則，有關(guān)物理量的比尺換算關(guān)系見表1。4．0．2為了消除或減少由其他次要作用力影響所產(chǎn)生的偏差，本條規(guī)定的限制條件說明如下：(1)原體水流雷諾數(shù)(Rs)較大，通常處于紊流阻力平方區(qū)。模型雷諾數(shù)比原體縮小L3“倍，有時難以達(dá)到該區(qū)。但根據(jù)阻力相似準(zhǔn)則的要求，模型至少應(yīng)該保證在紊流區(qū)。根據(jù)莫迪(Moody)圖解，層流和紊流的界限雷諾數(shù)大致在2500～5000(2)根據(jù)重力相似準(zhǔn)則，模型糙率應(yīng)為原體糙率的L：“倍。如果模型材料糙率達(dá)不到這個要求，而且由于流程較長，對試驗y，Li—prL：口；MLT‘1r之間。Fr)r=·表1重力相似比尺換算表(FH)，一(ma)(10)(11)物理量變態(tài)模型流量M體積ML丁2L妒雎胡量綱正態(tài)模型長度L；70L。一。面積礎(chǔ)質(zhì)量聰L；“L；L；y，力(重力)UL；¨時間L。／“”壓強(qiáng)速度y；72動量MLL}引72加速度L：能量ML2丁2j，l36L3TL2丁LrlL，LTL：7y，／L，LrL，YL3321r7

成果有較大影響時，應(yīng)進(jìn)行糙率校正。(3)根據(jù)英國科學(xué)家L．Kevin的理論計算，為保證模型中對原型水流重力作用不受表面張力顯著影響，一般要求模型水深(4)對具有明顯三維性流態(tài)的水工建筑物模型應(yīng)采用正態(tài)4．0．3水工(常規(guī))模型原則上應(yīng)滿足重力相似準(zhǔn)則，在特殊情況下，應(yīng)對簡化因素帶來的誤差加以修正。(1)糙率相似修正。主要是由于按照糙率相似準(zhǔn)則，模型糙率為原型的L；”，對于泄水建筑物表面糙率較低情況，模型材料的糙率偏大，因此在泄水流道較長的情況下會對水力參數(shù)帶來一定的誤差，應(yīng)加以修正。(2)表面張力相似修正。在摻氣、霧化、旋渦模擬的有關(guān)試驗中應(yīng)考慮表面強(qiáng)力相似修正，對于無法完全滿足旋渦相似要求的，應(yīng)通過適當(dāng)加大泄流量等方式符合流態(tài)相似要求，確定旋渦發(fā)生的可能性及其性質(zhì)。(3)黏滯力相似修正。由于模型流態(tài)達(dá)不到紊流阻力平方區(qū)的要求，存在水流Re數(shù)相似問題，模型水流黏滯力作用增加，為此對泄流能力等試驗結(jié)果應(yīng)做適當(dāng)修正。不小于3era。模型。37

5模型設(shè)計5．0．1常規(guī)模型試驗采用重力相似準(zhǔn)則，并按正態(tài)模型設(shè)計，能重演或預(yù)演原體水流運(yùn)動現(xiàn)象，這是模型設(shè)計的基礎(chǔ)。5．0．2模型類型應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求選定，模型比尺和模擬范圍選擇，應(yīng)根據(jù)保證研究對象水流相似的要求，并結(jié)合試驗室及測量儀器的具體條件綜合確定。5．0．3各類模型比尺，應(yīng)盡可能大于條文規(guī)定的下限比尺，以減小縮尺效應(yīng)。5．0．5特殊水工模型試驗往往是在水工常規(guī)模型上開展一些針對性強(qiáng)的試驗研究工作，包括泄洪霧化、摻氣、旋渦等，這些現(xiàn)象的模擬常常是次要作用力不能忽略的，因此需要提出在保證主要作用力相似的前提下，盡可能滿足這些次要作用力的相似，同時應(yīng)對這些次要作用力引起的縮尺效應(yīng)加以修正。泄洪霧化模型試驗水流韋伯?dāng)?shù)應(yīng)選用泄水建筑物出口斷面水流水力參數(shù)確定。

6模型制作與安裝繪制模型布置圖和加工詳圖，應(yīng)具備下列資料：(1)水工建筑物設(shè)計詳圖，包括平面圖、剖面圖及各個部件的放大圖。(2)地形測量圖，比例一般為l：500～1：2000。(3)水文地質(zhì)資料，包括水位一流量關(guān)系曲線、河床糙率、懸沙和底沙顆分曲線，lm水深時的底沙起動流速及巖基分布和節(jié)理發(fā)育破碎情況等。6．0．2本條所列舉的模型材料，考慮到材料性能、采購方便、價格低廉和加工可行性等綜合因素，具體應(yīng)結(jié)合模型的特點及便于觀測等要求選用。6．0．4導(dǎo)線布置通常沿模型邊墻，形成封閉導(dǎo)線網(wǎng)。若模型過大，可在重要地段增設(shè)支導(dǎo)線。同時，水準(zhǔn)基點應(yīng)選在視野較好、不易人為破壞之處，基座應(yīng)保證不變形，高程應(yīng)定得適當(dāng)，并盡可能取整數(shù)。精度控制要求是根據(jù)現(xiàn)有測量儀器的精度制定的，一般可以做到。6．0．5本條所列舉的是模型地形制作常用的方法及要求，其中最常用的是斷面板法，其技術(shù)要求如下：(1)先在地形圖上勾畫模型導(dǎo)線，并與模型現(xiàn)場保持一致。(2)依據(jù)導(dǎo)線讀出并記錄每條地形斷面等高線的水平距離及相應(yīng)高程。(3)斷面板經(jīng)鋸剪加工后，按編號次序?qū)?zhǔn)模型相應(yīng)導(dǎo)線位置，用水準(zhǔn)儀測定高程，加以固定。(4)模板間填料可用三合土、細(xì)沙或江河泥沙等材料，分層排鋪夯實。最后用水泥砂漿抹面粉光。6．0．139

6．0．6模型校驗驗收是避免模型制作放樣錯誤、保證試驗精度和提高試驗質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。對于大型或重要工程模型試驗，還應(yīng)對模型關(guān)鍵部位的強(qiáng)度加以檢驗驗收。

7試驗基本設(shè)備式中P～所需電機(jī)總功率，kW；H～計及局部水頭損失和沿程水頭損失的總水頭，rn；7．1供水系統(tǒng)設(shè)施式中V——蓄水池容積，m3；^——有效水深，h=80～200era。式中Q?——試驗廳(室)最大供水流量，m3／s；丁——水泵運(yùn)行時間，可按5～15rain計算。e——電動機(jī)水泵綜合效率，可取e一0．7。循環(huán)式供水系統(tǒng)主要設(shè)備的技術(shù)規(guī)格要求，大都根據(jù)國內(nèi)主要水工試驗室的資料統(tǒng)計而得，并經(jīng)實踐經(jīng)驗是行之有效的，具有實用參考價值。蓄水池容積可按照式(13)計算：A——試驗室平面面積，m2；也可根據(jù)試驗廳(室)水流回流長度、最大供水流量估算蓄水池容積。一般可按照最大供水流量要求并考慮水泵運(yùn)行一定時間的需求確定蓄水池容積。試驗廳(室)最大供水流量可根據(jù)試驗廳室功能要求確定，并由此可選用供電能力，即根據(jù)上式確定的水泵總功率，結(jié)合水泵型號和試驗室不同供水流量需求情況，選用不同容量的水泵組合。水泵類型可采用離心式水泵、潛水泵、軸流泵，具體型號和配套組合可根據(jù)試驗廳用水量和運(yùn)行情況確定。供水系統(tǒng)采用1～2級配水管，其中第一級為主管道，與平V—Q。。，TP一9．81Q。：H／eV—Ah(13)(14)(15)4】

7．2通用性固定設(shè)備水塔相連，并應(yīng)在管道前段安裝控制閘門，以利于管道安裝、檢修，主管道應(yīng)根據(jù)試驗廳室功能布局需要布置，一般采用環(huán)狀布置。二級管道與相近的主管道連接，可直接接入模型前池或量水回水槽一般采用環(huán)形或網(wǎng)狀布置，以提高試驗廳室場地利用率，便于模型布置。蓄水池及回水系統(tǒng)應(yīng)定期清除泥沙淤積及漂浮物等雜物，保證供水效率。特定情況(如供水流量較小或所需流量超過試驗廳供水能力等)下，可取消平水塔，采用直接供水方式，但應(yīng)在進(jìn)入模型前設(shè)置消浪消能及平水(或穩(wěn)壓)設(shè)施，確保模型進(jìn)流平穩(wěn)。各種玻璃水槽、水箱和壓力箱等，都是根據(jù)不同用途建設(shè)的通用性固定設(shè)備。其技術(shù)規(guī)格尺寸也是參照國內(nèi)主要試驗室資料統(tǒng)計而得，具有實用參考價值。系統(tǒng)。42

8試驗量測儀器8．2水位(水面線)及波高量測儀器8．3壓力量測儀器I8．2．1水位測針是測量恒定流水位最佳常規(guī)儀器，目前廣泛地用于水工模型試驗，市場上有現(xiàn)成產(chǎn)品可供選購。自動跟蹤水位計、壓力傳感器和各種類型的波高儀，都是根據(jù)電學(xué)原理研制而成，可用于恒定流和非恒定流水位和波高測量。但對水溫和水質(zhì)均較敏感，露天試驗場宜慎用。使用時，應(yīng)勤于率定，以保證測量精度。8．3．1測壓管是根據(jù)連通管原理設(shè)計而成，是目前試驗室最常用的測壓儀器，其精度主要取決于測壓孔和測壓管的加工安裝8．3．2對于壓力水頭超過3m的情況，壓力傳感器或壓力表有足夠的敏感度，更易于測量。8．3．3選用液柱比壓計時，工作液體應(yīng)滿足以下要求：(1)不粘管壁，液面清晰易讀。(2)與水接觸不致混合。(3)不污染水和不腐蝕管壁。(4)溫度變化對密度影響不大。(5)化學(xué)性能穩(wěn)定．不宜蒸發(fā)。比壓計可供選用的工作液體密度見表2。質(zhì)量。8．2．2～8．2．4表2可供選用的工作液體密度表滴體名稱化學(xué)式5℃時密度(g／cm3)汞(水銀)四溴乙烷43Hg6CHBrz9815132

Q—fl‘782+0．24H)BH：58．4流量量測儀器式中Q——流量，m3／s；H——堰上水頭，In；H?！拚笏^(H。=H+0．001lm)，m；P——堰高，m；B——堰寬，m。8．3．4壓力傳感器及其二次儀表，是測量瞬時動態(tài)壓力和脈動壓力必不可少的量測儀器，目前市場上有現(xiàn)成產(chǎn)品可供選用。8．4．1、8．4．2量水堰屬堰槽類量水儀器，也是目前試驗室測定流量最精密的常規(guī)儀器。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制作和安裝的各式堰型，其流量計算可引用以下經(jīng)驗公式：(1)直角三角堰可用南京水利科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)地秤校正后的擬合經(jīng)驗式：式(16)適用范圍為H一0．03～o．25m。(2)矩形堰可用雷伯克(T．Rehbock)經(jīng)驗公式：Q一1．33H2式(17)適用范圍為H=O．03～0．75m。表2(續(xù)液體名稱化學(xué)式氯乙酸乙醋(17)5℃時密度(g／cm3)三溴甲烷四氯化碳a氯苯水甲苯乙醇(16)CHBR!CCI}CloH7Cl20CH2ClCooC2H51H2()C6H。CH87CzH2()H44156016000794652

29h嘉_Cda．／11(d／D)4Ⅶ凋斛屏Q幽a．f式中ca——流量系數(shù)，根據(jù)率定曲線確定，一般可取0．985(3)復(fù)式堰由直角堰和矩形堰兩部分組成，如圖1所示。經(jīng)南京水利科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)地秤率定結(jié)果見表3。8．4．3、8．4．4文丘里管屬差壓類量水儀器，其精度雖不及量水堰，但由于裝卸方便，又不占場地，目前仍應(yīng)用于水工試驗室。常用的文丘里管主要由收縮管、喉管和擴(kuò)大管三部分組成，如圖2所示，其流量計算公式為n——喉管段面積；^——喉管與上游管路控制斷面之間的水頭差；A——上游管路斷面積；圖1復(fù)式堰構(gòu)造和尺寸(單位：mm)表3復(fù)式堰(堰寬60cm)堰上水頭與率定關(guān)系率定結(jié)果(18)A—A剖面(L／s)(I，／s)45HQO(cm)3594．5920．3010．543319118951．8717961224883．5709914．9545654217．63605．70227936198574423099．4l3．993．0000}6-

d——喉管直徑；D——上游管路直徑。8．5流速量測儀器式中p——流速系數(shù)，根據(jù)率定試驗，當(dāng)雷諾數(shù)Re一3300～^——全壓強(qiáng)和靜壓強(qiáng)之差，由比壓計測得，m。電磁流量計是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體流量的儀表。由于其測量精度已達(dá)到了±l％以內(nèi)，可直接安裝在進(jìn)水管道上，利用計算機(jī)直接記錄流量變化，因此已逐漸推廣應(yīng)用于水工模型試驗，目前可根據(jù)需求直接在市場上選購。超聲波流量計是以“速度差法”為原理，測量圓管內(nèi)液體流量的儀表。它采用了先進(jìn)的多脈沖技術(shù)、信號數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯技術(shù)，使流量儀表更能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，計量更方便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確。8．5．1畢托管是測量恒定流時均“點”流速最佳常規(guī)儀器。流速計算公式為360000時，∞一1，誤差控制在1％～2％；8．5．2旋槳流速儀是量測小流速的常用儀器，精度低于畢托管，圖2文丘理管結(jié)構(gòu)圖口一∞~／29h1收縮管；2喉縮；3一擴(kuò)大管(19)8．4．5、8．4．646

8．6置測儀器、儀表檢定但應(yīng)定期率定，確保量測精度滿足試驗要求。激光流速儀和熱線(膜)流速儀，都是先進(jìn)的測速儀器，但由于價格昂貴，且操作復(fù)雜，對水質(zhì)要求高，除專題研究外，一般常規(guī)模型試驗極少應(yīng)用。8．5．4、8．5．5粒子圖像速度場儀(PIV)和三維多普勒流速儀(ADV)已逐漸應(yīng)用于水工(常規(guī))模型試驗。PIV適用于同步、瞬時量測大面積表面流速分布，需要有相應(yīng)跟蹤粒子；ADV適用于量測點流速流向，可量測點的時均流速和脈動流速。這些儀器的使用，應(yīng)進(jìn)行定期比對試驗，以保證測量精度。量測儀器定期送檢和自檢是為了保證量測儀器的合格和有效，從測試手段上保證實驗研究成果的質(zhì)量。8．5．347

9試驗程序9．o．1在接受試驗任務(wù)后，應(yīng)深入了解工程設(shè)計的目的和意圖，熟悉基本資料，然后編制模型試驗研究大綱。9．o．2量測儀器率定主要指量水堰、文丘里管、畢托管和旋槳流速儀等常規(guī)儀器的率定。模型校驗是指模型糙率校驗。當(dāng)要求模型糙率較大時，可用梅花貼石或梅花樁以及砂漿拉毛等方式加糙，以達(dá)到模型與原型之間的水面線相似。當(dāng)進(jìn)行長管道模型試驗時，要求模型糙率較小，而管壁糙率又難以修正時，可采用調(diào)整坡度、改變長度和調(diào)整水頭等方法進(jìn)行校正。9．o．3原設(shè)計方案試驗、修改優(yōu)化方案試驗和推薦方案試驗是試驗過程的基本程序，具體要求如下：(1)原設(shè)計方案試驗是針對原設(shè)計方案進(jìn)行試驗，并根據(jù)試驗要求，量測有關(guān)水力參數(shù)進(jìn)行分析，評價原設(shè)計方案的合理性(2)修改優(yōu)化方案試驗是針對原設(shè)計方案試驗發(fā)現(xiàn)的問題，提出修改方案，進(jìn)行優(yōu)化，最終提出推薦方案。(3)推薦方案試驗是針對選定的推薦方案，進(jìn)行全面系統(tǒng)的觀測，提供充分論證。9．o．4模型試驗取得階段性成果后，應(yīng)及時與委托方溝通，必要時進(jìn)行模型現(xiàn)場討論，即階段性技術(shù)小結(jié)，這對提高試驗質(zhì)量及成果為工程設(shè)計服務(wù)十分重要，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。9．o．5、9．0．6模型試驗過程中，應(yīng)及時整理分析試驗資料，有問題隨時補(bǔ)充試驗，對試驗結(jié)果進(jìn)行必要的校驗和修正，以保證試驗成果的完整性和可靠性。試驗報告編寫完成后，模型應(yīng)盡可能保留一段時問，以備補(bǔ)充必要成果，以滿足工程設(shè)計要求。和可靠性。48

10試驗內(nèi)容與方法10．1流態(tài)觀測10．2水位與水面線測量10．3泄流能力測試10．4流速、流向觀測10．5時均壓力測量10．1．1流態(tài)描述是水工(常規(guī))模型試驗的一項重要內(nèi)容，也是定性判斷設(shè)計方案合理性的重要依據(jù)之一，因此應(yīng)盡量利用相關(guān)手段或方法翔實地定性或定量描述流態(tài)，尤其是不利流態(tài)，例如回流、旋渦、水翅等現(xiàn)象。10．2．1～10．2．3水位與水面線是水工模型試驗最基本測量項目。主測儀器是測針和自動跟蹤水位計，條文規(guī)定的試驗方法是實踐經(jīng)驗總結(jié)，可供參考。10．3．1、10．3．2泄流能力是常規(guī)模型試驗重點研究項目，主測儀器是測針和量水堰或電磁流量計，目的是測量流量系數(shù)，可分為自由堰流、淹沒堰流、自由孔流、淹沒孔流等四種流態(tài)。條文規(guī)定的試驗方法是實踐經(jīng)驗的總結(jié)，可供參考。10．4．1～10．4．4流速分布包括縱向、橫向和垂向三個方面，是衡量消能效率的重要標(biāo)志。主測儀器是畢托管、微型旋漿流速儀、PIV和ADV，具體選型視試驗條件和流速量程而定。10．5．1、10．5．2時均壓力是優(yōu)化建筑物體型的重要研究項目。主測儀器是測壓管，其精度主要取決于測壓孔的安裝質(zhì)量。由于原型中壓力出現(xiàn)負(fù)壓值低于空化現(xiàn)象發(fā)生臨界值時，會49

10．6脈動壓力試驗10．7局部沖淤試驗當(dāng)模型采用散粒體模擬時，可采用依茲巴什公式計篼散粒體式中V——抗沖流速，m／s；d——散粒體粒徑，m。產(chǎn)生汽化現(xiàn)象，因此模型測得的壓力值不能反映原型真實現(xiàn)象負(fù)壓值不能直接引申至原型。10．6．1、10．6．2條文規(guī)定的試驗方法是根據(jù)實踐經(jīng)驗制定的。測壓孔與傳感器的間距不大于0．3m，是根據(jù)專項實驗研究而得的，否則會影響測量精度。10．7．1～10．7．3河床沖淤試驗?zāi)M的關(guān)鍵是動床模擬材料的選擇。條文規(guī)定的動床模擬材料選擇方法和鋪設(shè)要求，對床底沖淤來說，問題不大。但岸坡沖刷模擬比較困難，尚需通過進(jìn)一步實踐來檢驗。常用模型砂材料見表4。粒徑。10．7．4對峽谷高壩來說，岸坡沖刷非常重要，處理試驗資料時，應(yīng)充分考慮這一點。V一(5～7)√d表4常用模型砂材料表聚苯乙烯褐煤煙煤天然砂(20)材料容重(g／cm3)容重(g／cm3電木有機(jī)玻璃無煙煤煤灰20～l_50硅聚氯乙烯5003～140～110～110～