水工渗流模型实验指导书
渗流试验作业指导说明书
1根据原则《孔隙水压力测试规程》CECS55∶93《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T 5178-《土石坝安全监测技术规范》SL 60-94《土工实验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》GBT13606-2范畴本作业指引书合用于扬压力、渗入压力、孔隙水压力、地下水水位、渗流量检测。
3职责3.1水工构造所是本作业指引书负责部门，所室负责人负责实验工作整体安排。
3.2中心站主任或授权签字人批准实验报告。
3.3审核人审核实验资料。
3.4校核人校核实验报告。
3.5实验人主持完毕实验工作，编制实验报告；确认仪器设备检查校准及保养结论。
4仪器设备4.1 JTM-V3000F型振弦式孔隙水压力计4.2 JTM-V3000C型渗压计4.3 JTM-900型钢尺水位计4.4量水堰(现场建造)4.5 JTM-V10A型频率式读数仪5检测办法5.1扬压力、渗入压力、孔隙水压力检测办法5.1.1埋设与安装5.1.1.1开箱验收JTM-V3000F型振弦式孔隙水压力计、JTM-V3000C 型渗压计、JTM-V10A型频率式读数仪，检查仪器数量与装箱清单与否相符。
5.1.1.2按照设计施工规定采用专用电缆将仪器电缆接长，同步做好仪器编号和检查工作。
5.1.1.3安装埋设前孔隙水压力计计端部透水部件必要驱除空气。
详细操作办法是：先将透水部件从渗压计主体上卸下，然后将透水部件放入水中浸泡2小时以上，排除透水石中气泡，使其充分饱和。
最后将渗压计主体和透水部件浸没在水中重新装配起来。
排除透水石中气泡最佳做法是：先将透水部件放入沸水中煮透，然后将用于煮透水部件少量热水连同透水部件一同倒入盛有冷水和渗压计主体容器内组装。
5.1.1.4在坝内埋设时，当坝面填筑高程超过测点埋设高程约0.3米时，在测点挖坑坑深约0.4米，采用砂包裹体办法，将渗压计在坑内就地埋设。
砂包裹体由中粗砂构成，并以水饱和。
然后采用薄层辅料、专门压实办法，回填原开挖料。
水闸缝隙槽渗流实验报告
水闸缝隙槽渗流实验报告实验目的：通过水闸缝隙槽渗流实验，研究水闸缝隙槽渗流的规律及其对水闸的影响，为水利工程中水闸的设计和维护提供参考。
实验原理：在水利工程中，水闸起到调节水位、控制流量的作用。
而水闸缝隙槽是用于调节水闸水位的重要部分，它的性能直接影响着水闸的使用效果。
水闸缝隙槽的渗流是指水从缝隙槽中渗透出去或渗透进来的过程。
渗流对水闸缝隙槽的稳定性和使用寿命有很大的影响。
实验材料和设备：1.水槽：用于模拟水闸缝隙槽的渗流。
2.不透水板：用于控制水流的流向和速度。
3.水泵：用于提供供水。
4.测量工具：用于测量水位、流速等参数。
实验步骤：1.将水槽倾斜，形成一个坡度。
2.在水槽的下部安装不透水板，控制水流的流向。
3.调整水泵的供水量，使得水流在缝隙槽中渗流。
4.测量不同位置的水位、流速等参数，并记录下来。
5.改变不同条件（如缝隙槽的宽度、水泵的供水量等），重新进行实验，并记录相关数据。
实验结果：通过多次实验，我们得到了水闸缝隙槽渗流的相关数据，并进行了数据分析。
实验结果表明，水闸缝隙槽的渗流与缝隙槽的宽度、倾斜角度、水泵的供水量等因素密切相关。
当缝隙槽的宽度适中，并且倾斜角度合理时，渗流速度相对较慢，对水闸的稳定性和使用寿命较好。
而当缝隙槽的宽度过大或者倾斜角度过小时，渗流速度增大，可能会导致水闸缝隙槽的损坏。
实验结论：1.水闸缝隙槽的渗流与缝隙槽的宽度、倾斜角度、水泵供水量等因素密切相关。
2.适度的缝隙槽宽度和倾斜角度有利于减缓渗流速度，提高水闸缝隙槽的稳定性和使用寿命。
3.过大的缝隙槽宽度和过小的倾斜角度会导致渗流速度增大，对水闸缝隙槽造成损坏。
4.对水闸缝隙槽进行定期检查和维护是保障水闸正常运行的重要措施。
实验改进：在实验过程中，我们可以进一步改进实验方法和设备，以提高实验的准确性和可靠性。
例如，可以安装更多的传感器和测量仪器，以测量更多的参数；可以采用数字化的数据采集和处理方法，提高数据处理的效率和精确度。
水工建筑物实验教学任务指导书
水工建筑物实验教学（1）—重力坝非溢流坝段结构演示性实验指导书一、实验授课对象水利水电工程专业二、课程性质专业课程三、实验目的应力和位移是判别混凝土重力坝安全的重要指标之一。
本实验应用模型实验法对某水利枢纽工程非溢流重力坝断面上的应力和位移进行实验研究，分析在外荷载作用下坝体的应力和位移的分布情况。
四、实验原理选择某水利枢纽非溢流重力坝工程，通过在比例缩小或等比模型上进行相应的实验，获取相关数据进行应力分析。
原型与模型的相似常数为：几何相似常数a1= 180侧压力相似常数a r= 1/20用纯石膏材料制成断面模型，弹性模量E m=1X106kPa；泊松比μ=0.2，模拟荷载为水压力和自重，在设计洪水位下进行。
五、实验模型及测试仪器设备（1）工程原型概况某水利工程规模为I等大（1）型，按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，相应洪水位分别为175.0m、180.4m，坝顶高程185m，最大坝高181 m，坝底宽127.9m，坝顶宽21 m。
（数据仅供参考，具体实验模型可根据厂家提供模型调整）（2）实验模型本次教学实验采用科研模型——某非溢流重力坝坝断面结构模型。
（3）测试仪器设备实验中所用仪器设备及工具主要有：胶基电阻应变片、温度补偿片、油压千斤顶、钢板、测力计、千分位移计、薄橡皮等，应变测量采用DH3816静态应变测试系统。
六、实验内容1、实验任务（1）观察并记录大坝模型因外荷载作用引起的应力变化；（2）观察并记录大坝模型因外荷载作用引起的位移变化；（3）根据实验所得数据与原型数据对比，进行应力分析；2、实验步骤（1）准备工作①实验课前必须预习实验指导书，熟悉原型基本资料，了解实验目的、内容和要求，并参阅水工建筑物、水力学得等教材相关内容；②实验时请自备记录、计算或绘图用具（可用EXCEL工作表或CAD）。
（2）实验设置及步骤1）测点布置在重力坝横断面模型上布置40个测点：其中坝体和坝基部分各布置20个测点，坝体部分从坝上游水位处至坝底均匀分布5排，每排测点从上游面至下游面均匀分布，各排测点数依次呈差分为1的等差数列，坝底测点编号为15~ 20；坝基部分沿坝底向下均匀布置2排，测点的行距和间距与坝底相同，编号为21~40每个测点布置三向应变片，应变片采用胶基电阻应变，为了消除室温引起的应变片温度变形，在重力坝模型—石膏试坯上粘贴温度补偿片。
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。
电拟渗流实验指导书
电拟渗流实验指导书.doc水工渗流实验指导书 1 水工渗流教学实验指导书武汉大学水利水电学院二零零六年四月水工渗流实验指导书 2 第一部分导电液模型实验电拟渗流实验的基本原理由欧姆定律可知，电场中电流密度向量i 在空间坐标轴上的三个投影为，，。
①式中为电场中导电介质的导电系数，为电阻系数；U 为电位，在电场中是x、y、坐标的函数，由克希霍夫第一定律，电流的连续方程为。
②如果导电介质的导电系数为常数，将①式代入②式，便得到电流场中的拉普拉斯方程如下。
③从恒定渗流场的运动方程出发，表示恒定渗流速度向量u的达西定律为。
④式中H 为水头；k为渗透系数。
将④式代入恒定不可压缩流体的连续微分方程式。
⑤则得到水头函数的拉普拉斯方程式。
⑥比较③式和⑥式可知，电流场中的电位U 和渗流场中的水头H 一样，都满足拉普拉斯方程。
如果导电材料做成的电模型与渗流区域作到几何相似、边界条件相似、导电系数与渗透系数相似，则由表一可知，通过在电场中量测电位线，即可得到渗流场中的等水头线。
对于几何相似，一般可通过正态模型来实现；关于电导系数与渗透系数相似，对均质各向同性土，可用电导系数为常数的导电体来模拟；关于边界条件相似，由于透水边界为一等水头线，在模型电场中应做成等电位边界，并且对上下游透水边界的水头差，在相应的电位边界中也保持一定的电位差。
对不透水边界，在模型电场中应做成不导电的绝缘边水工渗流实验指导书3 界。
图一（b）即为根据二向平面问题渗流场的几何形状制造成的模型和所测得的等势线。
表一、渗流与电模拟参数对照表电流场渗流场电位U 水头H 导电系数渗透系数k 电流密度i 渗流流速u 欧姆定律x U i达西定律电位服从拉普拉斯方程U y U x U 水头服从拉普拉斯方程电流强度I 渗流量Q 电流通过的横断面面积A 渗流通过的横断面面积A 导电线长度l 渗径长度l 电场强度l U U E 2 渗流水力坡降绝缘边界条件n––––垂直于边界面的法线。
《地下水动力学》实验指导书(1)
《地下水动力学》实验指导书前言地下水动力学是水文与水资源工程专业和环境工程专业以及勘查技术专业等涉及地下水补给、径流、排泄和污染物运移研究的一门基础理论课。
本实验指导书主要涉及河间地块中地下水的天然稳定渗流和非稳定渗流流场模拟、降水或蒸发时包气带中地下水的渗流流场模拟以及非饱和土的导水率和地下水污染物水动力弥散系数测定等内容。
通过实验可使学生能够直观地了解和掌握各类地下水运动的基本规律。
本实验指导书主要适用于水文与水资源工程专业和环境工程专业，其它相关专业可根据教学要求做适当的增减。
为便于学生掌握，各次实验配有相应的多媒体影视教学光盘，以powerpoint和vcd格式可在校内多媒体教室或网上播放观看。
该实验指导书是在工程学院领导李铎教授参加与指导、水文与水资源教研室主任刘金锋和刘振英、邵爱军、许广明教授等人以及本教研室同仁们支持和帮助下，由曹继星执笔编写完成，最后由贾贵庭教授审核。
其中可能还存在不少问题, 望读者多提宝贵意见，以便更加完善。
实验规则一、实验课前，必须按实验指导书进行认真预习，明确实验目的、原理、步骤、要求及注意事项等方可实验。
二、每次实验前按各班分好小组(每组为10—15人), 并报实验人员，实习时不要随意更换。
三、必须按规定时间进行实验，无故不上实验课者，以旷课论处、因故不能上实验课，应提前向指导教师请假办理手序，但必须在期末课程考试前按规定时间补齐所有实验内容。
四、服从实验教师的指导，实验操作，要严格按操作规程进行，完成每个实验步骤。
实验时要仔细观察，及时做好记录；实验数据要遵重客观实际，实事求是，严禁杪袭和胡捏臆造。
独立完成实验报告编写，报告中所绘图件力求清晰美观，文字整洁。
五、遵守实验课纪律, 不迟到，不早退，严禁喧哗, 保持室内安静。
六、遵守实验室规章制度。
爱护实验室内的所有仪器设备。
每次实验前所领用器具，应仔细检查，看有无损坏，若有损坏要立即报告。
实验结束后交还所领器具，并经任实验课老师验收本人签字后方可离开。
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。
第二章 流体静力学-有压地基渗流水电比拟实验
1．渗透压强
若从上游算起的第i条等势线上的水头为hi，则
hi
=
h1
−
i −1H n
设从水头基准线向下到计算点的垂直距离为 y，则作用在该点的渗透压强为
p = ρg(h + y)
式中 h 为该点的水头。这样可算出各等势线和地下轮 廓相交处的压强，并绘出地下轮廓的压强水头分布图， 如图所示。作用在地下轮廓上的垂直渗透总压力即为
第i流段的单宽渗流量Δqi为
Δqi
=
k
Δh Δsi
Δli
=
kΔh
Δli Δsi
式中 Δh =
H n
，Δli和Δsi为第i段网格的等势线和流线的长度，可直接由流网图中量出。渗流
区的单宽总渗流量q为
q
=
m
kΔh∑
i =1
Δli Δsi
=k
H n
m
∑
i =1
Δli Δsi
若网格成正方形，边长比例等于 1，则
量测：用晶体管毫伏表。将毫伏表输入端的黑线接在低电位的黑色接线柱上，红线接探 针。探针所测渗流区各点的电位数值，由毫伏表上直接读出。
实验目的和要求
1． 用水电比拟法测量建筑物基础渗流区的等势线（或流线），绘制流网。 2． 根据流网确定渗透流量，渗透流速和浮托力。
地基-2
实验步骤
1、 用水平尺将实验盘调平。在施测过程中应自始至终保持盘面水平，如发现不平，应及时 调平。
分析思考问题
1. 实验盘的形状和大小对实验结果有无影响？ 2. 为什么要求实验盘水平？为什么电源要经过低频讯号发生器？ 3. 为什么在建筑物边界急骤变化的地方，流网的方格形状不是正方形？
注意事项
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水工建筑渗流实验指导书及报告
（水工13级）
班级：
学号：
姓名：
三峡大学水利与环境学院
2016年5月
土坝渗流缝隙槽模型实验（1）
土坝渗流缝隙槽模型实验是利用粘性液体在模型的坝断面与平板间狭窄缝中流动，能很好显示出层流运动特性，来模拟土坝中渗流。
一、实验目的
1．通过实验，找出土坝浸润线的位置坐标，并与理论计算成果相比较； 2．观察水位变化时，浸润线位置的变化情况；
3．观察流动的流线状态及其特性，并对层流运动得到进一步的感性认识。
二、实验原理
粘性液体在狭窄缝隙中流动时，形成层流，且符合达西定律，用此来模拟土基中的渗流，粘性流在缝隙中流动的平均流速为
ds
dh K V m
m -=
式中：m K —缝隙槽的透水系数，决定于缝隙宽度和粘滞性的常数，
V ga K m 3/2=
a ——缝隙的半宽；
V ——液体的运动粘滞系数； g ——重力加速度；
dh ——沿流动方向ds 距离上的水头损失。
三、实验步骤
实验设备及装置由实验课中讲述。
实验步骤如下： 1．每人准备一张方格纸，大小为75cm ×25cm ； 2．熟悉实验设备，并做好实验前的分工准备工作；
3．用方格纸按比例绘制好与模型相似的土坝模型图，见附图；
4．打开电源开关，调节进库液体流量，向缝隙模型槽内充液到固定液位，使上游保持溢流状态，下游也开始溢流时，即形成了稳定的水面；
5．将有染色液体的细金属管分别放在坝面的液面高程和其他任一高程上，即可观察出流动的浸润线和流线，此时可将浸润线的坐标记录下来（在正面的有机玻璃板上有方格，计数方格确定坐标）。
四、附图
均质坝（模型尺寸）单位：厘米原模比：1：100
五、思考并回答下列问题
1．为什么上、下游液位要保持始终有溢流？
答：
2．流线具有哪些特点，它分布的疏密程度说明了什么？
答：
3．在试验中浸润线和流线与上游边坡线交角是否相同？为什么？答：
六、土坝渗流缝隙槽实验成果记录、分析表
实验日期：
实验坝型：
绘出所观察到浸润线和流线，并绘出流网图。
上游水位H上下游水位H下
等势线总数n= 水头差ΔH 等势线间隔数n-1
浸润线坐标表
七、土坝流网图贴在此处
水闸缝隙槽渗流实验（2）
一、实验目的
1．进一步认识闸基渗流的特性；
2．进一步理解流网的特性，掌握绘制流网的方法。
二、实验原理
同土坝。
三、实验步骤
1．做好实验前的准备：每人自备方格纸一张（75cm×25cm）按分组所指定的方案将闸基模型（见附图）按比例绘于方格纸上（不必注尺寸）；
2．将染色甘油分别吸入金属管中，待测流线时用；
3．打开电源开关，调节进库液体流量，向模型槽内充液到固定液位，直到上下游所要求的液位；
4．将有染色液体的细金属管插入上游河底不同位置，数分钟后，即可形成流线；
5．观察流线的液态，并将流线描绘或记录在自备的闸基模型图上。
6．计算和绘制作用在水闸底板上的渗流压强分布图。
四、附图
水闸实验尺寸图（尺寸单位：厘米模型比例尺1：100）
实验方案为：板桩设于闸底板的上游端；
五、实验要求
绘出你所做实验方案的流网图。
六、思考并回答下列问题
1．流线和等势线的第一根和最后一根分别是指的哪些部分？
答：
2．绘制流网图时，通常使每一方格的流量和水头损失相等，那么每一方格的水力坡降是否相等？为什么？
答：
3．流网的图形与上、下游水位差大小和渗透系数是否有关？应如何解释？
答：
七、水闸缝隙槽渗流实验成果记录、分析表
上游水位H上下游水位H下
等势线总数n= 水头差ΔH 等势线间隔数n-1 作用在闸基底板上的渗流压强计算表(水的重度取9.81 kN/m3)
八、闸基底板上渗透压强分布图
九、流网图贴在此处。