水工模型试验..
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。
水工模型试验测量技术综述
水工模型试验测量技术综述摘要:水工模型试验是解决工程实际问题，为理论研究和工程设计提供依据的重要手段。
基础数据的准确度与精确度直接关系到试验成果的质量，因此试验中的测量技术非常关键。
流速、流量、水位、压力、地形、泥沙含量等是模型试验中测量的主要数据，本文主要介绍了模型试验中这些数据的测量技术及存在的问题。
关键字:水工模型试验测量方法发展现状问题分析引言水工模型试验是根据相似原理，按照一定的相似比将需要研究的对象，如河流、水工建筑物等按一定比例缩小后，在缩小的模型中复演与原型相似的水流，进行水工建筑物各种水力学问题研究的实验技术，旨在定性或定量的揭示其运动规律或水力学特性，为理论研究和工程设计等提供依据。
自1870年弗劳德(Froude)首先按水流相似准则进行了船舶模型试验以来，随着水利事业的发展，水工模型试验水平在很大程度上有了提高，在理论设计、模型制作、试验测量、数据处理等方面都有了创新突破和发展。
模型试验中的数据测量对试验结果的质量起着至关重要的作用，数据的精确度和准确度直接关系到科研成果的质量。
在水工模型试验中主要需要控制和测量的参数有流速、流量、水位、压力、地形、泥沙等，测量仪器的精度、范围、性能等决定着测量结果的准确性，因而优良的测量技术是模型试验的前提和保障。
近年来随着激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术的发展，模型试验测量技术有了较快的发展，但尚存在一些问题有待进一步研究，本文主要论述模型试验测量技术的发展及现在存在的一些问题。
1.发展现状1.1流速测量技术流体的流速是流场最基本的物理量之一，对流体流动特性的认识很大程度上取决于流场的获得，而大多数描述流场的物理量都直接或间接与流速有关，如环量、涡量、流函数、流速势函数等等。
在模型试验中流速的测量非常重要，随着技术的创新突破，流速的测量技术取得了较快的发展，从单点流速测量发展到多点测量，从单向到多向、从稳态向瞬态发展，从毕托管、旋浆流速仪、热线/热膜流速仪、电磁流速仪、超声波多普勒流速仪（ADV）、激光多普勒流速仪（LDV）、粒子图像测速仪（PIV）发展到VDMS法[1-3]。
基于水工模型试验的必要性问题分析
基于水工模型试验的必要性问题分析摘要：由于对水工模型实验的忽视,造成许多小水电站的设计未经模型试验的方案对比,从容的定设计方案,施工匆匆破土动工,其后果是工程后患无穷或是造价大大提高。
在大中型水电站建设中,水工模型试验的重要性已广为大家认可。
可是在小水电的建设中,却没有得到一致的认可。
本文主要就水工模型试验在小水电站的设计中的重要作用进行了深入的研究，可供同行参考。
关键词：小水电；水工模型试验；中图分类号：c33 文献标识码：a 文章编号：一、前言随着我国经济、社会的不断发展, 也为小水电的发展提供了广阔的空间。
但是忽略模型试验在小水电设计中的作用的想法是非常有害的。
小水电不会因其小, 水力问题就变简单。
光有经验公式的计算并不能完全解决水力问题, 这都需要模型试验反复验证, 才能使设计合理完善。
二、小水电设计中水工模型试验应用的目前现状分析研究1、水工模型试验在小电站设计中的作用在某小水电站设计中, 设计人员严格按设计程序办事, 在初设阶段, 委托某大学做水工整体模型试验, 充分发挥水工原形水流与模型的相似性, 为保证模型水流与原型水流运动相似, 模型最小许可比尺按经验公式计算, 本工程水工模型比尺取lr= 80。
将原形中非常复杂的水流运动, 在模型试验中获得预演, 为优化工程布置设计提供了重要依据。
该水电站在水流域的干流下游, 本工程以发电为主, 兼顾航运, 旅游等综合效益。
水电站工程水库总装机容量为 2×10 = 20 mw, 最大库容为0. 397 7@108m3, 工程等级为iii等, 大坝属 iii 级建筑物, 50 年一遇洪水设计, 200 年一遇校核。
枢纽工程主要是拦河坝, 主河床布置 11 孔溢流闸坝, 坝面曲线为”wes”曲线, 安装弧形钢闸门, 电站厂房布置在溢流坝左侧。
实践证明, 模型试验对小水电站设计也是十分必要的, 它使设计中许多悬而未决的水力问题得到圆满解决。
水工(常规)模型试验规程
水工(常规)模型试验规程水工(常规)模型试验是水利水电工程建设的重要环节，通过模拟真实工程情况，在实验室或试验场地进行工程试验，为工程设计、施工提供参考依据。
水工(常规)模型试验规程是规范水工模型试验活动的标准和指导，确保试验结果准确可靠，并且保障试验过程中的安全。
一、试验前准备1.确定试验目的和要求：在制定试验计划前，需明确试验的目的和要求，确定试验的具体内容、试验参数、试验时间等关键因素。
2.选择试验场地和设备：选择合适的试验场地和设备，确保试验过程中设备运行正常、场地条件符合试验要求。
3.确定试验方案和流程：制定试验方案和流程，包括试验的具体步骤、数据采集方案、试验设备的设置、试验过程的控制等内容。
4.制定试验安全措施：确保试验过程中人员的安全，制定相应的安全措施，包括人员防护、设备维护、紧急处理等措施。
二、试验过程1.设备调试和校准：在试验开始前，对试验设备进行调试和校准，确保设备运行正常，数据采集准确可靠。
2.试验数据采集和记录：在试验过程中，及时采集试验数据并进行记录，确保数据的真实性和完整性。
3.试验参数设置和控制：根据试验方案，设置试验参数并进行控制，保证试验过程中的稳定性和可重复性。
4.实时监测和反馈：对试验现场进行实时监测和反馈，及时调整试验参数以确保试验的顺利进行。
5.试验结果分析和评价：对试验结果进行分析和评价，验证试验目的和要求是否达到，为工程设计和施工提供参考依据。
三、试验报告和总结1.编制试验报告：在试验结束后，编制试验报告，包括试验目的、试验方案、试验过程、试验结果、分析和评价等内容。
2.总结经验和教训：总结试验过程中的经验和教训，为今后的试验工作提供参考和改进。
3.提交审核和审批：将试验报告提交给相关主管部门进行审核和审批，确保试验结果的准确性和可信度。
四、安全管理和保障1.严格遵守试验规程：所有参与试验工作的人员必须严格遵守试验规程，不得擅自更改试验方案和操作程序。
水工模型试验-福大土木工程实验教学中心
福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心学生实验教学大纲适用年级2006一、课程中英文名称中文名称水工模型试验（课程实验）英文名称Hydraulic Model Practice二、授课对象与学时授课对象06级水利水电工程总学时30学时其中实验（上机）学时20学时三、本课程与其他课程的联系先修课程《高等数学》、《水力学》、《结构力学》、《材料力学》后续课程四、课程的教学目的水流运动是一种非常复杂的自然现象，对各种作用力存在的情况和它们发展的规律可通过水工模型实验来复演或预演原型的复杂水流现象，通过方案比较和修改可获得水工建筑物的优化布置和体型，从而为水利工程规划、设计、运行、管理提供科学的理论和技术的指导。
目前在许多领域里采用水工模型以解决工程问题已成为公认的标准方法。
（1）通过学习学生要了解水力模型试验的基本原理，掌握相似性试验理论。
2 ）了解相似性力学、定床和动床河流模型、水库模型、定床和动床潮汐模型、波生现象模型、水工建筑物模型）了解相似性力学、定床和动床河流模型、水库模型、定床和动床潮汐模型、波生现象模型、水工建筑物模型、管道模（2型和地下水模型等模型设计原理。
3 ）了解相似性力学、定床和动床河流模型、水库模型、定床和动床潮汐模型、波生现象模型、水工建筑物模型）了解相似性力学、定床和动床河流模型、水库模型、定床和动床潮汐模型、波生现象模型、水工建筑物模型、管道模（3型和地下水模型等模型试验技术及工程实例说明。
（4）了解水力模型试验的现状与学术水平。
五、课程教学的主要内容（一）水工模型试验量测仪器的参观与操作认识实习（必修）实验项目1:1:水工模型试验量测仪器的参观与操作认识实习（必修）知识点：通过参观、学习，了解各种量测仪器的工作原理、用途，掌握使用方法，介绍流速量测仪器的种类和各种应用条件，介绍国内外水工模型试验的基本方法。
重点：各种水工模型试验量测仪器的认识、适用条件和使用方法；各种量测仪器的工作原理和用途及选择；实验操作规程难点：国内外水工模型试验的基本方法认识，多点流速测量系统和ADV测速系统的使用方法水工建筑物模型一一泄水建筑物消能型式（必修）2:水工建筑物模型一一泄水建筑物消能型式（必修）实验项目2:知识点：运用模型试验基本原理，掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法，制作与设计水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水工建筑物模型，测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数，并根据设计的泄水建筑物体型，计算该泄水 建筑物的消能率，并分析设计方案的可行性和合理性，并应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结能率，并分析设计方案的可行性和合理性，并应用所学数学知识，处理和分析实验数据，并根据分析结 果给岀设计推荐方案和设计方案的修改建议。
水工模型实验报告
篇一：某水利水电工程水工模型试验报告目录1. 概述 ............................................................................. (1)1.1 工程简况 ............................................................................. (1)1.2 试验资料 ............................................................................. (1)1.3 试验目的及研究内容 ............................................................................. . (2)2 模型试验设计和制作 ............................................................................. (5)2.1 模型试验主要依据 ............................................................................. .. (5)2.2 模型要求 ............................................................................. (5)2.3 模型量测仪器及设备 ............................................................................. . (6)3. 设计方案试验成果 ............................................................................. (7)3.1 泄流能力 ............................................................................. (9)3.1.1 泄洪放空洞泄流能力 (9)3.1.2 溢洪道泄流能力.............................................................................. (11)3.2 泄洪放空洞水力特性简述 .............................................................................133.3 溢洪道水力特性简述 ............................................................................. .. (13)4. 优化方案i .............................................................................. .. (14)4.1.1 泄洪放空洞体形优化............................................................................144.1.2 溢洪道体形优化.............................................................................. (21)4.2 泄流能力 ............................................................................. . (24)4.2.1 泄洪放空洞泄流能力............................................................................244.2.2 溢洪道泄流能力.............................................................................. (26)4.3 泄洪放空洞洞身水力特性 .............................................................................284.3.1 水流流态.............................................................................. (28)4.3.2 水深、流速及洞顶余幅 (29)4.3.3 压力及水流空化数.............................................................................. .. 324.3.4 掺气空腔特性.............................................................................. . (37)4.4 溢洪道沿程水力特性 ............................................................................. .. (38)4.4.1 水流流态.............................................................................. .................. 384.4.2 水深及流速.............................................................................. .. (39)4.4.3 压力及水流空化数.............................................................................. .. 484.5 水舌特征及下游河道水力特性 (54)4.5.1 流态.............................................................................. .. (54)4.5.2 出口水舌特性.............................................................................. . (56)4.5.3 下游岸边流速.............................................................................. . (59)4.5.4 下游岸边水面线.............................................................................. (63)4.5.5 下游河道冲刷.............................................................................. . (70)5. 初设阶段推荐方案 ................................................................ 错误！未定义书签。
溢洪道水工模型试验资料及所需验证参数
溢洪道水工模型试验资料及所需验证参数一、溢洪道水工模型试验的目的通过试验验证溢洪道的布置、体型结构、尺寸等设计是否合理、可行，找出它的不足所在，进一步补充完善设计，使其更趋于符合实际、实用、安全、经济、合理可行。
二、水库洪水调度运行及调洪计算水库洪水调度运行原则是:“主汛期闸门全开不控制泄洪；后汛期闸门关闭,采用闸孔出流。
”溢洪道工程规模由主汛期校核洪水控制。
通过调洪计算，水库的设计洪水位主汛期为410.45m，相应溢洪道下泄流量为387m3/s，后汛期为412.55m，相应溢洪道闸门控制下泄流量为96.4m3/s；校核洪水位主汛期为413.61m，相应溢洪道下泄流量为778.5m3/s，最大单宽流量为48.625m3/s，后汛期为413.30m，相应溢洪道下泄流量为163m3/s；溢洪道消能防冲建筑物设计洪水位410.12m，相应溢洪道下泄流量为353m3/s。
三、溢洪道工程布置溢洪道为河岸开敞式有闸控制溢洪道,紧靠右坝肩布置，总长210.0m，由进口段、控制段、泄槽段、出口挑流鼻坎段及护坦组成。
进口段：由导墙及过渡段组成，底坡为i=0.00的平坡，底板高程402.6m。
靠坝侧左导墙为光滑的圆弧导墙，导墙底板与大坝趾板开挖线相连，长18.801m，桩号自0+000m至0+022.193m，其圆弧半径为40m，圆心角为26.965°,导墙高12.9m,采用C20钢筋砼悬背梁式挡墙；靠岸坡侧右导墙长41.487m，桩号自0+000m至0+022.193m为扭面导墙,桩号0+000m以前的导墙为顺应山势的圆弧段与岸坡相连，采用M7.5浆砌块石衬砌。
桩号0+022.193m～0+042.193m为过渡直线段,长20m,底宽20m,边墙高12.9m,为矩形断面，左边墙与趾板及面板紧密相接，采用C20钢筋砼衬砌。
控制段：采用WES型实用堰溢流，桩号0+042.193m至0+063.193m，长21m，上游堰高2.4m，堰顶高程405m，在堰顶设2套8×6.5m的弧形钢闸门控制泄洪，采用2台液压式启闭机(型号QHLY-2×630kN)进行启闭,闸墩由一个中墩和两个边墩组成,墩顶高程415.5m，闸墩厚2.0m，溢流净宽16m，分两孔泄洪，单孔宽8m。
水工模型实验
学年学期 2013～2014 学年.
课程名称 水工模型试验.
实验名称 水工试验模型初步设计与制作.
实 验 室 水工水力学实验室.
专业年级 水工 11 级.
学生姓名
学生学号
.
提交日期
.
成绩
.
任课教师 尹进步.
水利与建筑工程学院
水工常压整体模型设计及计算说明书
一、设计依据
工程枢纽总体布置图、 工程枢纽上下游一定范围的地形图、 各类建筑物的 详细体型图、地质资料、水文资料等。
1.5 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8
25Hmax
1.2+0 1.2+0 1.2+0
0.7
0.8
1.0 1.2
1.2+0.9
.5 .6 .8
* 下游河道长度 7(5) 括号内为拱坝下游河道长度。
4
7.水库上游进水池边墙 原型高程：Zp7=Zp6+0.1×Lr=1219m 模型高度：H7=H6+0.1=1.92+0.1=2.02m
3
附录
模型流量 (L/s)
进水池长 度(m)
上游水库 长度(m) 下游河道 长度(m) 退水池长 度(m) 量水堰长 度(m) 量水堰宽 度(m)
Qm<8 0
表 1 模型参数确定标准
Q
1.782
0.24
H P
BH
1.5 0
P：堰高； H：堰上水头； B：堰宽; H0=H+0.0011; Q=0.1562m3/s
因为 150L/s<Qm<190L/s，由表 1 可知，量水堰宽度 B=1.2m。
由《SL155-95 水工（常规）模型试验规程》知，堰高 P 和堰上水深 H 满足 P ≥2H。取矩形堰堰板高程等于最大堰上水头 2 倍（P=2H）计算求得最大堰上水头 H=0.166m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7.2 固定及控制设备
一、玻璃水槽
1、固定水槽
退水段 工作段 进口段
尾门
消浪槽
平面布置
排水 排水 下游补水 量水堰 进水闸门 流量微调 通气孔
+2.0～2.3
平底水槽
+1.9～2.2 +1.4～1.9
+0.5 ±0.0
+2.4～2.7
台阶水槽
+0.9 +0.4 沉砂池 退水孔 ±0.0
7.2 固定及控制设备 四、陡槽（图） 研究水流掺气现象、陡坡边界层、空化、急流压 力脉动、急流波动以及标定高速水流各种测试仪 器等。 五、减压箱 研究空化现象 包括水流循环系统和抽气系统 六、循环水洞 研究水流空化特性的试验设备 七、尾门 控制尾水流量，调节尾水水位
7.3 水位与波面测量 一、水位测针
1—套筒； 2—支座； 3—测杆； 4—微动机构； 5—微动轮； 6—制动螺丝； 7—测针紧固帽； 8—测针
二、超声波水位计 三、跟踪式水位仪
7.4 流速和流量测量
一、流速的测量
接触式
毕托管流速仪
旋浆流速仪
热线流速仪 电磁流速仪
超声多普勒流速仪
非接触式
激光多普勒流速仪 粒子图像测速系统（PIV）
7.4 流速和流量测量
二、流向测量 测定水面流向
纸花、干锯木屑、发光浮子（烛光、铝粉）、 聚乙烯薄苯、白漆和四 氯化碳调制的混合液滴
测定水底流向
湿木屑、高锰酸钾颗粒以及石蜡和煤屑等制成 的小球
7.4 流速和流量测量
三、流量测量 Q CBH n 量水堰：
7.1 供水系统 蓄水池 平水系统
平水塔
• 进水仓 • 平水仓 • 回水仓
平水塔
变频恒压系统
蝶阀 出水管
动力抽水设备 泵房 配水管路 回水管槽
止回阀 水泵 闸门
蓄水池 底阀 进水口
7.1 供水系统
2、浑水系统简介
分类 全循环浑水系统 水沙分离系统 组成：蓄水池、调节水池、水泵、供水管、冲沙 管、量水设备、回水沟道、沉沙池等 搅拌池 加沙设备
传感器
信号调 理电路 数据采 集电路 微机 系统
各种测量仪器
电磁流量计
超声波流量计
超声波明渠流量计
三维粒子图像测速系统
插入式涡轮流量计
多功能波浪水槽
造波机
压缩空气式潮汐仪
水泵尾门式潮汐仪
安徽水科所梅山实验室活动陡槽
水箱
分 部 动 活
供水管
分 部 装 拆
圆弧导轨支架 钢筋混凝土框架
冲刷槽长39.75
矩形堰 三角堰
流量计（图）
流量计的分类
• 按测量原理分类 • 按流量计结构原理分类
电磁流量计 超声流量计
qV
D2
4
u
De
4B
7.5 含沙量与地形测量
一、含沙量的测量
烘干称重法、比重瓶法 光电测沙仪
其它的测沙仪器
同位素测沙仪
振动式测沙仪
振动管测沙仪
超声波测沙仪
红外测沙仪
7.5 含沙量与地形测量
二、冲淤地形的测量 水准仪 超声波式地形仪 电阻式地形仪 光电式地形仪
7.6 压力测量
一、测压管 二、压力传感器 三、数据采集系统
概念：将温度、压力、流量、位移等模拟量进行 采集、量化转换成数字量后，以便由计算机进行 存储、处理、显示或打印的装置。
7.2 固定及控制设备 2、活动水槽
二、波浪水槽及港池（波浪池）
1、波浪水槽（图） 2、港池（波浪池）（图） 3、造波机：气压式、风浪、机械式造波机（图） 4、潮汐仪：压缩空气式、水泵尾门式（图）
三、高水箱和高压水箱
1 、高水箱：代表天然水库，模拟泄洪洞、泄水底 孔、中孔、深水闸门的水力特性、振动、掺气减 蚀等。 2、高压水箱
水工模型试验
第七章 试验设备与量测技术
7.1 供水系统
一、供水系统的分类 按水源及性质分类
循环式水流系统 重力式水流系统
按水质分类
清水系统 浑水系统
按配水方法分类
单一式 综合式
7.1 供水系统
二、循环式水流系统
1、清水系统：蓄水池、水泵、平水塔、配水管、回水渠等
平水设施 蓄水池 抽水机 文丘里水计 前池 固定河段 静水栅 活动河床 模型边墙 固定河段 回水管路