北河桥闸工程水工断面模型试验研究
水工及河工模型试验
相似理论的意义 相似理论实质上是指导模型试验的理论。 按照相似理论，我们在模型试验中，必须满足 定解条件相似，必须使相似准数相等，应当采 集相似准数中所包含的各个物理量，并且将试 验成果整理成相似准数之间的函数关系式，这 样才可以将它们推广到原型中去。
3.2 模型试验相似理论
2 相似第二定理（相似逆定理）
定理描述：对于两个同类物理现象，如果它们的定解（单 值）条件相似，而且由定解条件物理量所组成的相似准数 相等，则现象必定相似。 相似第二定理是关于相似条件的定理 文字上由完全相同的方程式所描述；(必要条件)
定解条件相似；(必要条件)
3.1 相似现象及相似概念
二、力学系统相似的基本条件
1 几何相似
含意：两个体系（原型与模型）彼此所占据空间的对应尺 寸之比为同一比例常数。 正态相似： x y z l 变态相似： x y z x z 变率：
2 运动相似
定义：指两体系中对应的两个质点沿着几何相似的轨迹运 动，在互成一定比例的时间内通过一段几何相似的路程， 即两个体系动态相似。
F 1 2 2 l u
F F 2 2 2 2 idem Ne l u P l u m
3.3 水动力现象相似准数的确定方法 例2：三维紊动水流的相似准数
连续性方程:
u x u y u z 0 x y z
l u zm u2 以 除各项得： t u tm l
u zm u zm u zm u xm u ym u zm xm ym zm g l p 1 pm 2 g u zm zm m 2 2 u u m zm l u
揭阳市北河桥闸工程消力池优化试验研究
揭阳市北河桥闸工程消力池优化试验研究张金明，何贞俊，王建平（珠江水利科学研究院，广东广州５１０６１０）摘要：通常水闸消能工的设计是能够满足工程调度运行要求的，当河床下切、下游水位降低达不到设计计算条件时，消能工难以适应闸门调度运行时的消能要求，出现破坏。
采用物理模型试验，在现状运行条件下，假定下游河道产生了下切，对设计方案的消力池消能工进行了优化，提出了一种简单实用的新型消能形式———消力池内设消能坎，试验表明其消能效果满足现状及下游河床下切后的调度运行要求。
关键词：模型试验；河床下切；消能坎中图分类号：ＴＶ１４２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１ ９２３５（２０１４）０１ ００６９ ０４收稿日期：２０１３ １０ ３１作者简介：张金明，男，河北石家庄人，主要从事水力学研究工作。
０ 前言２０世纪末，珠江三角洲城市群经济的高速发展，带动了珠江网河区各干支流大规模的采砂活动，采砂量越来越大，造成河床大幅下切，同流量下水位降低，从而导致河堤与桥梁基础暴露、河道分流比调整、咸潮上溯加剧、闸坝工程消能工破坏等一系列问题。
重点对河道水位下降引起的闸坝工程消能工变化进行研究，提出一种解决河床下切引起消能工失效的新型消能形式，为闸坝工程出险加固及规划建设提供措施建议。
常见的闸坝工程消能方式分为挑流、面流、底流３种，对于平原地区水闸来讲，其下游河床多为冲积层、抗冲能力差、闸下水位及水深变动大，通常采用底流消能。
底流消能的消能机理是当水闸泄放的集中急流沿消力池底部流动，若遇到足够深度的缓流尾水顶托时，急流转变为缓流形成淹没水跃，进行水流能量的消杀，而下游水位低于产生淹没水跃的相应水位时，则无法形成水跃消能，水流能量冲出消能工范围，在闸下产生冲刷破坏。
１ 工程概况揭阳市北河桥闸是一宗以灌溉为主，兼有防洪、水陆交通、城乡工业及居民生活用水等综合利用的水利工程。
工程按５０年一遇洪水设计（Ｑ＝２７４０ｍ３／ｓ），正常蓄水位为３ ５ｍ。
水工模型试验一西安理工大学
《水工建筑物》课程实验指导书王飞虎江锋西安理工大学水电学院水工系二OO六年十月水工模型试验(一)班级姓名学号日期整体水工模型试验一、试验综述：当研究河道中水利枢纽工程的总体布置合理性，则按一定比例把所研究的河段和水利枢纽缩制成模型来进行研究，这种模型就叫做整体模型。
整体模型所研究的对象的水力特性通常与空间三个坐标有关，如显著弯曲的河渠、溢洪道水流问题，拱坝泄流问题及水利枢纽上下游水流衔接，流态等问题，常需制作成整体水工模型来进行研究。
影响枢纽布置的主要因素是坝址地形、地质情况及河道水文特征等，影响下游消能防冲的主要因素是泄水建筑物的体型布置和下游河道的地质，地貌等。
二、整体模型一般研究内容：1、泄水建筑物的泄流能力2、泄水建筑物的压力、流速、空化特性等3、下游河道岸边水面高程（水面线）4、消能工的消能效果5、泄水建筑物下游的折冲水流及水流扩散问题6、下游河道流速分布7、上下游水流流态、水流衔接。
8、下游河床及岸坡的冲刷等三、试验目的1、初步了解整体模型试验的基本理论及研究范围和内容。
2、初步掌握整体模型试验的基本方法及量测技术和技巧。
3、初步掌握试验资料整理、分析、评价及解决实际工程问题的能力4、结合具体试验、巩固和复习专业理论知识，增强动手和科研能力。
四、本试验要求和任务1、枢纽泄流能力2、下游岸边流速分布3、下游岸边水面线4、上下游水流流态5、要求整理分析试验成果，对工程布置作出评价，试提出改进措施。
6、写出试验报告。
五、工程概况洮河海甸峡水电站位于甘肃省临洮县，渭源县和康乐县三县交界的海甸峡进口处，电站总装机容量为25MW，水库设计洪水位为2002m，校核洪水位为2004.0m，总库容为2200万m3，最大坝高49m，坝顶高程为2005.0m，是一座以发电为主的III等中型水电站枢纽。
枢纽由溢流坝、泄冲闸和挡水坝、引水发电隧洞、电站厂房等建筑物组成，工程布置特性见表1。
溢流坝布置为2×10m的表孔，堰顶高程为1995m，溢流坝堰顶上游头部为双圆弧曲线，下游堰面为WES改型曲线，下游消能形式为底流消能，消力池长70m，宽23m，池深5.2m，底板高程为1971.8m，尾坎高程为1977m，消力池下游为砼四面体护坦，长45m，护坦高程为1977.0m。
关于水利水电工程水域断面测量
１ 前言
在水 利水 电工 程建 设 中 ，需要进 行水 域 断面 测 量 ，作 者 根据 长 期 从事 水利 工程 测 量 的工 作 经验 ， 对 水 域断 面测 量进 行 了研 究和探 讨 ，撰写 本文 ，供 测 量 工作者 参 考 。
别 、勘 测 设计 阶段 （ 精 度要 求 ）及 江河 宽度 等要 素 决 定 。 固 定 断 面 测 量 比 例 尺 选 择 范 围 一 般 为
１ ： ５ ０ ０ ～ １ ： ５ ０ ０ ０ ，勘 测 设 计 断面 与 专 项研 究断 面 测量 比例 尺 选择 范 围一般 为 １ ： ２ ０ ０ ～ １ ： ２ ０ ０ ０ 。
横 断面 制 图 的 水 平 比例 尺 选 择 宜 与 测 量 比例 尺 基 本 一 致 ；纵 断 面 制 图水 平 比例 尺 选 择 ，则 以
科研管理
水利规划与设计
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
关 于 水 利 水 电 工 程 水 域 断 面 测 量
徐 知 秋
（ 广 东省 水利 电力 勘测 设计 研 究 院 广 东广 州 ５ １ ０ ６ ３ ５ ）
【 摘 要】 本文对水利水 电工程建设各阶段 的断面测量进行 了探讨 ，提 出了一 些见解 ，供广大读者和水利 水电 勘测设计工作者参考 。 【 关键词 】 横断面 纵断面 测深 改正 【 中图分类号 】 Ｔ Ｖ２ ２ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文 章编 号】 １ ６ ７ ２ ． ２ ４ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ． ０ ０ ２ ３ ． ０ ２ ［ Ｄ ＯＩ 编码 】 １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ８
拟建航电枢纽泄水闸断面模型试验
第20卷 第8期 中 国 水 运 Vol.20 No.8 2020年 8月 China Water Transport August 2020收稿日期：2020-03-30作者简介：王 斐（1987-），女，交通运输部天津水运工程科学研究所，工程师。
通讯作者：安晓宇（1988-），男，交通运输部天津水运工程科学研究所，工程师。
拟建航电枢纽泄水闸断面模型试验王 斐，章日红，安晓宇*（交通运输部天津水运工程科学研究所，天津 300456）摘 要：泄水建筑物消能防冲的水力学研究在新建枢纽建设中尤其重要。
针对拟建航电枢纽的低水头、单宽流量大的特点，对其泄水建筑物消能工进行断面模型试验。
设计方案在控泄条件下，存在堰面有较大负压，消力池尾坎后海漫流速较大的问题，通过数次优化堰型、降低泄水闸进口段平台高程及降低海漫顶高程措施，设计方案存在的问题得以解决。
其成果可为同类问题研究提供参考价值。
关键词：航电枢纽；泄水闸；断面中图分类号：TV135 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）08-0090-03新建枢纽建设中，泄水建筑的布置和设计尤为重要，其中对过流能力、堰型优化及枢纽下游消能防冲等问题的研究多采用水工模型试验手段[1-3]。
拟建航电枢纽主要建筑物采用一字型布置，从左至右依次为左岸土石坝段，左岸船闸，河床5孔泄水闸，右岸厂房，右岸副坝段。
枢纽泄水闸布置在河床的主河道，共5孔。
设计流量为6,560m 3/s（p=2%），校核流量为10,300m 3/s （p=0.2%）。
堰型为修正实用堰，堰面曲线为WES 幂曲线y=0.0500x 1.85，曲线后连接1：1.45斜坡段，直线段后接R=12m 反弧段，反弧角38°。
堰头倒R=1m 圆角利于进水。
堰底高程541m，堰顶高程546.5m。
消力池长60m，池深4m，底板顶高程537m。
消力池内+18m 处设置消力墩，消力墩顶高程540.0m，间距2m；尾部设置尾坎，坎顶高程540.0m，间距2m。
清河闸水工模型试验研究
深、 跃后 水 深 、 水 跃长 度 等 ； 验证 水 闸 消能 效果 ， 观
测 消能 工 的流 态 ．观 测 各种 泄 流条 件 下泄 流 量 对
下 游河 床 的 冲刷情 况 、对 其 它建 筑 物 的影 响 以及
对水 闸的运 行 管 理方 式 进行 研究 为 水 闸 运行 管 理
提供 依据
流 量为 ４ ５ ９ ４ ｍ ３ ／ ｓ 。 为 完善 和验证 初步 设计 成果 和运 行 调度 方 案 ． 需 通过 水 工模 型 试验 研 究 。 解 决枢 纽 布置 、 泄 流能 力 、 消能设施 、 运 行 管 理 等相 关 技 术
问题
２ 试 验研 究 内容
本 次试 验 拟通 过 ３ ３组试 验 ． 验证 水 闸的 泄 流
９ ９ ． ０ ５ ｍ， 闸室 宽 ３ ４ ４ ． １ ４ ｍ。设 计 ２ Ｏ年 一 遇 （ Ｐ ： ５ ％）
３ 模 型设 计
模型试 验 在宽 １ ． Ｏ ｍ、长 ４ ０ ｍ的复 合玻 璃水 槽 内进 行 。模 型泄水 建筑 物部 分采 用石 蜡制 作 ， 闸门 采 用有 机玻 璃 制作 ．上 下游 建 筑物 采 用水 泥 砂 浆 抹制 。在 水 流过程 中重 力始 终起 主要 作用 ． 粘滞 力
能 力并 测 量特 征 流 量下 包 括水 面 线 、流速 大 小 及 分布 、 压力 大 小 及分 布 、 冲刷 深度 及 范 围等 各 水力
根 据 闸 门运行 调度 方 案 ．本 次水 闸断 面模 型 试验 选择 ４孔 进行 研究 ． 其 中模 型 宽度＝ ４孑 Ｌ 净 宽＋
［ 收 稿 日期 ］２ ０ １ ４ — ０ ７ — ３ ０ ［ 作者简介 ］ 邵云琦（ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 吉林 白城 人 ， 蒙古族 ， 硕 士研 究 生 ， 毕 业 于 吉 林 大 学 水 利 水 电 工程 专 业 ， 就 职 于 辽 宁 省 水 利 水 电勘 察 设 计
弯道节制闸水工模型试验研究的开题报告
弯道节制闸水工模型试验研究的开题报告开题报告题目：弯道节制闸水工模型试验研究一、选题的背景和意义水资源是人类赖以生存的基本资源，具有决定性作用。
随着人口增长和经济发展，水资源的需求与日俱增。
为了满足人们的生产和生活需求，水利工程建设正处于快速发展的阶段。
其中，闸门工程是重要的水利工程之一，广泛应用于河道和渠道中，对于水文灾害的防治和防洪保安等方面发挥着重要的作用。
目前，国内外众多的水利工程均采用了闸门进行节制水流。
弯道闸门是一种在河道曲线处设置的闸门，可以对水流进行调节和控制，适合于河道流量较大且变化较快的情况。
然而，由于弯道的存在，使得水流在通过闸门时会存在一定的扰动和突变，进而影响闸门的运行效率和调节水流的效果。
因此，如何优化弯道闸门的设置和调整，成为了需要解决的问题。
针对上述问题，本研究将通过建立弯道节制闸水工模型进行试验研究，探究弯道对水流的影响，优化节制闸门的设置和调节，以提高节制闸门的运行效率和调节水流的效果，同时为水利工程建设提供技术支持和参考。
二、研究内容和技术路线研究内容：1.梳理弯道节制闸的相关知识和理论，并结合研究目的进行背景分析。
2.建立弯道节制闸的试验模型，模拟实际河道场景，通过模型试验研究弯道对水流的影响和优化节制闸门的设置和调节。
3.根据试验结果，分析弯道节制闸门的效能和可行性，制定弯道节制闸门的适用范围和详细操作方法。
技术路线：1.对弯道节制闸门的相关知识和理论进行系统梳理和分析，为后续模型试验提供理论基础和依据。
2.通过现场勘测、数据分析和计算机仿真，建立弯道节制闸的试验模型，并进行实验测试，研究弯道对水流的影响。
3.对实验结果进行数据分析和比对，分析弯道节制闸的优化设置和调节方案的效果，并进行合理性分析和利用率评估。
4.撰写实验报告，总结弯道节制闸的研究成果和利用价值，推广应用在水利工程建设中，为行业发展提供技术支持和借鉴。
三、预期成果和创新点预期成果：1.深入研究弯道节制闸的影响和优化方案，提高节制闸流的效率和水流控制的准确性。
水工结构模型实验指导书
水工结构模型实验指导书水工结构静力模型实验指导书２００５年６月２０日水工结构静力模型实验指导书一、课程性质和目的：（1）水工结构模型试验所谓水工结构模型试验就是将原型以某一比例关系缩小成模型，然后向该模型施加与原型相关的荷载，根据从模型上获得的信息如应变位移等，通过一定的相似关系推出原型建筑物在应力、变形强度等成果。
（2）进行水工结构模型试验的目的和意义水工建筑物因其受力特征、几何形状、边界条件等均较复杂，特别是修建在复杂地基上建筑物更为如此，尽管计算机技术和空间有限元等正迅速发展，但目前还不能用理论分析方法完美地解决建筑物的稳定和应力问题，因此模型试验作为一种研究手段更具有重要的意义，可归纳成如几个方面：1．通过对水工建筑物的模型试验研究可以验证理论设计，国内外大型和重要的水工建筑物的设计，都同时要求进行计算分析和试验分析，以期达到互相验证的目的。
2．通过对原型结构的模拟试验，预测水工建筑物完建后的运行情况以及抵御事故的能力。
3．由于物理模型是对实际结构性态的模拟，在模型上还有可能出现原先未知而又实际存在的某些现象，因此模型试验研究不仅仅是对数理分析方法的验证，而且是获得更丰富切合实际的资料的积极探索，所以进行水工结构模型试验目的也是更好地探索新理论、新材料、新技术、新工艺的一种手段。
（3）结构模型试验研究的主要内容：a. 大型水工建筑物的整体应力及变形问题。
b. 结构物之间的联合作用问题。
c. 地下结构的应力与稳定问题。
d. 大坝安全度及破坏机理问题。
e. 水工结构的动力特性问题。
f. 验证新理论、新方法、新材料、新工艺等。
（4）模型试验的分类方法①按建筑物的模拟范围和受力状态分类a. 整体结构模型试验：研究整体建筑物在空间力系作用下的强度或稳定问题。
b. 平面结构模型试验：研究结构单位长度断面在平面力系作用下的强度和稳定问题，如重力坝坝段平面结构模型试验就是研究重力坝在水荷载作用下的应力和变形。
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江西农业学报
２ ０ １ ３ ， ２ ５ （ ５ ） ： ８ ９— ９ ２
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北 河 桥 闸 工 程 水 工 断 面 模 型 试 验 研 究
赵燕华 ， 张金明
（ １ ．陕西广播 电视大学 ， 陕西 西安 ７ １ ０ １ １ ９； ２ ．珠 江水利科 学研究 院， 广东 广州 ５ １ ０ ６ １ １ ）
北河桥闸工程是一宗以灌溉为主 ， 兼顾防洪 、 水陆 交通 、 城乡工业及 居 民生活供 水等功 能的综合利 用水 利枢纽工程。枢 纽建筑 物从 左至右 依次为挡水 土坝 、 拦河 闸、 船闸及右岸 土坝。拦 河 闸布 置在河床 中间位 置， 共１ ０孔 ， 其中左侧第 １ 孔 为电站引水 孔 ， 引水 孔净 宽１ ０ ｍ， 其余 ９ 孔为泄水 闸 ， 单孔净宽 １ ５ ｍ， 结构型式
ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｊ ｕ ｍｐ ． Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ； Ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ； Ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ
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关键词 ： 桥 闸工 程 ； 消力池 ； 消能 ； 优化 ； 水 工模 型
中图分类号 ： Ｔ Ｖ ５ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １— ８ ５ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ８ ９— ０ ４
Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｂ ｅ ｉ ｈ ｅ Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｇａ ｔ ｅ Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ
摘
要： 为解决北 河桥 闸工程 下游消能 问题 ， 采 用水工断 面模 型试 验 的方法对 其消 能工程进行 优化 。试 验表 明， 原设
计 方案 闸孔 下泄水流在消力池 内未形成淹 没水跃 ， 不满足设计提供 的闸 门调度运行要求。考虑 工程安全 并结合 类似 工程 ， 模 型推荐 方案为 ： 在原设计 方案 消力池 内加设 消能墩 ， 水流在 消力池 中形成 强迫 水跃 。
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