水工模型實驗的設計計算說明書

1、水工模型實驗設計計算說明書一、設計依據(jù)工程樞紐總體布置圖、工程樞紐上下游一定范圍的地形圖、 各類 建筑物的詳細體型圖、地質資料、水文資料 (調洪計算前后的所有水 文資料)。具體參數(shù)如下：1. 地形圖：2-B2. 壩型：2重力壩3. 模型長度比尺=604. 原型最大泄流流量Qmax =16000m3 /s5. 壩頂高程乙=630m6. 下游最高水位Z2 =475m7. 下游河道底板高程Z3=450m附表：模型各參數(shù)的相應確定標準模型流量Qm<8080<Qm110<Q140<Q170<Q220<Q280<Q360<Q450<QmQm>56

2、(L/s)<110m<140m<170m<220m<280m<360m<450<5600進水池長度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3上游水庫長度(m)455.566.577.588.59下游河道長度(m)6(4)7(5)8(6)9(7)10(8)11(8.5)11.5(9)12(9.5)12.5(10)13(10.5)退水池長度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3量水堰長0.2m+25Hmax度(m)量水堰寬度(m)0.70.81.01.21.2+0.41.2+0.61.2+0.81.2+0.

3、91.2+1.01.2+1.1*下游河道長度選?。?(5)括號外為重力壩軸線開始的河道下游長 度，括號內為拱壩軸線開始的下游河道長度；模型中下游河床的底高程比量水堰邊墻頂要高 0.1m,上游進水池邊墻頂比上游水庫邊墻頂 高 0.1m。標注尺寸線(模型長度、寬度尺寸與原型尺寸均需標注，括號外為原 型，括號內為模型，如500(5.0)；編寫設計說明(包含模型長、寬、高程推算過程及量水堰的計算 )。二、設計準則水工常壓模型一般都采用重力相似準則，按正態(tài)幾何比尺進行設計。當長度比尺Lr確定后，相應的其它比尺分別為：1時間比尺：Tr = Lr2=60? =7.7461流速比尺：Vr = Lr 2 =60

4、? =8.746流量比尺：Qr = Lr5 =605/2=27885.480糙率比尺：nr = L*=601/6=1.976三、模型糙率確定1、上游水庫上游水庫糙率按天然河床計算，取n p=0.023。nmnr0.0231.976二 0.0122、下游河道下游河道糙率按天然河床計算，取n p =0.023nm匹 0.023nr 1.9760.012四、模型高程計算1. 量水堰尺寸計算根據(jù)重力相似準則QmqpQr0.5738m3/s 二 573.8L/S27885.48因為Qm>560由下表模型參數(shù)確定標準可知，量水堰寬度B=2.3m。模型流量（L/s）450<Qm<560Qm

5、>560進水池長度（m）3.03.3上游水庫長度（m）8.59下游河道長度（m）12.5(10)13(10.5)退水池長度（m）3.03.3量水堰長度（m）0.2m+25Hmax量水堰寬度（m）1.2+1.01.2+1.1因為Qm >2030L/s，所以選用矩形量水堰作為流量測量儀器，根 據(jù)堰流公式確定量水堰的高度。矩形堰流計算公式：（H 15Q= 1.782+ 0.24IBH；vP丿0參數(shù)：P堰高；H堰上水頭；B堰寬；H0 修正后水頭（HfH+0.0011）。一般取矩形堰堰板高程等于最大堰上水頭的 2倍，即P=2H將 Q=0.5738n® /s，B=2.3m, P=2H

6、 H=H+0.0011 代入上公式，求得最大堰上水頭 Hnax =0.2571m ;堰高 P=0.5142m量水堰長度 L=0.2+25HmaxO2+25 X 0.2571=6.6275m;量水堰邊墻比量水堰最高水位高 0.1m;量水堰總高度 H堰二 Hmax+P+0.1=0.2571+0.5142+0.仁0.8713m ；2. 模型各部分高程推算模型流量（L/s）Qm>560進水池長度（m）3.3上游水庫長度（m）9下游河道長度（m）13(10.5)退水池長度（m）3.3量水堰長度（m）6.6275量水堰寬度（m）2.3根據(jù)重力相似準則，可以確定原型參數(shù)分別為：進水池長度：3.3 X

7、60=198m退水池長度：3.3 X 60=198m上游水庫長度：9X 60=540m下游河道長度：13.0 X 60=780m量水堰長度：6.6275 X 60=397.65m量水堰寬度：2.3 X 60=138 m（1）下游河道高程Z3 =450m根據(jù)下游河道底板比量水堰邊墻頂高 0.1m可確定量水堰邊墻高程為 450-0.1 X 60=444m退水池及量水堰的底板高程為 450-0.8713 X 60=397.722m（2）下游最高水位Z2 =475m選擇下游河道邊墻所在高程為 480m（3）壩頂高程乙=630m選擇上游水庫邊墻所在高程為 635m根據(jù)上游進水池邊墻頂比上游水庫邊墻頂高0

8、.1m可確定上游進水池邊墻高程為 635+0.1 x 60=641m進水池底板高程與退水池及量水堰的底板高程相同為397.722m模型各部分高程（單位m）位退水池及量量水 堰邊 墻下游河下游河下游河壩上游水進水 池邊 墻進水池置水堰底板道底板道水位道邊墻頂庫邊墻底板高 程397.722444450475480630635641397.722五、模型及原型平面尺寸根據(jù)560 L/s v Qm=573.8L/s,可確定模型參數(shù)；根據(jù)重力相似準則及長度比尺Lr =60,可確定原型參數(shù)原型參數(shù)（單位樞紐組成進水池上游水庫下游河道退水池量水堰長量水堰長度長度長度長度度寬度模型尺寸3.39133.36.6

9、2752.3原型尺寸（模型尺寸x 60）198540780198397.65138六、模型平面布置步驟1、根據(jù)所給具體體型參數(shù)對拱壩進行準確繪制；2、根據(jù)所給壩軸線，在地形圖上確定拱壩的具體位置和拱壩范圍；3、根據(jù)壩頂高程Zi=630 m可選上游水庫邊墻所在高程為635 m 根據(jù)下游水位Z2 =475m可選下游河道邊墻所在咼程為480 m以此咼程確定截取的等高線位置;4、 根據(jù)原型參數(shù)上游水庫長度及下游河道長度，確定原型范圍， 并對范圍以外的等高線進行修剪；5、量水堰尺寸計算看第四部分；6、根據(jù)原型尺寸確定進水池、退水池及量水堰的位置。進水池 寬度與上游水庫一致，退水池寬度與下游河道一致；7、消浪柵及測針位置確定消浪柵設置于上游10倍最大堰上水頭處。25h max=25X 0.2571=6.4275m水位測針設置于6倍最大堰上水頭