水工模型试验在小水电设计中的重要性研究

水工模型试验在小水电设计中的重要性研究

董丽丽

【摘要】在水电站的建设过程中,进行水工模型试验的重要性已经在专业领域内得到了广泛的认可,但是在小水电设计中却没有得到广泛的应用,不能取得专家与学者的一致认可,有部分专家认为水电试验模型是进行基础设计的前提,但也有部分学者认为此举是对资金和时间的浪费,小水电的规模较小,建设投资较少,研究经费不足,建设工期较短,但这些因素都不能成为阻碍水工模型试验的因素,对此,必须加强对水工模型试验的重视.本文主要分析了水工模型试验在小水电设计中的重要性.%The importance of hydraulic model test has been widely recognized in the field of hydropower station construction. However, it has not been widely used in the design of small hydropower stations and can not be approved by experts and scholars alike. Some experts think that the hydropower test model is the prerequisite for basic design. However, some scholars think this measure is a waste of capital and time. Small hydropower has small scale, less construction investment, insufficient research funding, short construction period. However, none of these factors can become a factor impeding the hydraulic model test. In this regard, the emphasis on hydraulic model test must be strengthened. This paper mainly analyzes the importance of hydraulic model test in the design of small hydropower.【期刊名称】《价值工程》

【年(卷),期】2018(037)002

【总页数】3页(P180-182)

【关键词】水工模型试验;小水电设计;重要性

【作者】董丽丽

【作者单位】吉林省水利水电勘测设计研究院,长春130000

【正文语种】中文

【中图分类】TV742

我国的小水电建设资源十分丰富，分布在1500个山区，对于适合中国发展国情的水电建设，国家和有关部门需要给予高度的的重视，必须提高小水电的建设质量，使其切实为我国的经济建设发展服务。在大型水电站的建设中，水工模型试验已经得到重视和推广，但是在小水电的建设中却没有得到普及应用，对水工模型试验的忽视将会造成一笔不小的经济损失，缺乏准确的试验模型与实际工程操作相对比，在应用操作中产生的误差将无法预估，导致工程建设后患无穷，后期的维护与运营成本将会大大增加，甚至出现水库垮坝的现象，给附近的居民造成人身和财产的损失，因此，必须加强小水电建设中对水工模型试验的重视。

水工模型试验主要研究了泄水建筑物水力学特征、水电站水力学特征、船闸水力学特征、鱼道水力学特征和其他专题研究，根据水流相似理论，原型与模型保持几何形状和几何尺寸的相同，原型和模型的任何一个相应的线性长度保持固定的比例关系，需要保持原型与模型的运动方式和任何相应点的速度、加速度方向相同、大小比例呈同一比例，两个流动的速度场呈几何相似，流速比尺和加速度比尺与时间比尺、长度比尺都是相互关联的，因此必须保证数据的准确性，其次，动力相似性，原型和模型中作用于任何相应点的力都具有相同性质的力并且大小相同方向一致。同时保持原型与模型的完全相似，动力相似、运动相似、几何相似，相互关联互为条件，三者统一完整，在实际的工程建设中，流经闸、坝的水流有自由液面，重力

在其中起到主导作用，牛顿相似准则满足原型与模型在单项力上的力学相似，在重力起主导作用的系统中，必须要保证原型和模型的弗汝德数相等。在各种物理数据的任意选择之下，需要推导一下关系，阻力平方区的紊流阻力相似准则，需要模型与原型的沿程水头损失系数相等，满足模型与原型流动的阻力相似，保证用弗汝德数准则进行阻力相似模型的设计。

在水工模型设计中，需要注意以下问题，当原型水流是紊流时，模型中的水流应当是紊流，河道模型在设计的过程中，需要选择多个流速较小的断面进行校核。当原型水流是缓流或急流，模型中也要设计为缓流或急流。在阻力相似的模型设计过程中，要保持粗糙系数的相似，同时验证模型水流是否在阻力平方区。在实现重力相似的基础上，必须满足以下条件：模型水流应进入阻力平方区，模型糙率达不到相似要求时，需要进行糙率校正，保证水深不宜小于3m，同时模型表面流速宜大于23n/cm，水工建筑物模型供水系统设施需要具备完整的供水系统设施如蓄水池、动力泵、平水塔、配水管和回水槽等。供水设备需要满足以下要求，蓄水池采用矩形或圆形，按试验室面积乘以10-30em水深估算，动力泵采用离心式水泵。具备天然条件的水工试验室可采用自流式供水系统，修建玻璃水槽、高水箱和压力箱等通用性固定设备进行实验装置的加固。压力箱技术规格应当满足以下条件，箱体使用平卧圆筒形，压力不超过196kPa（20m水头），保证压力箱应自成供水体系，采用电机稳流器；保持恒定的水流量，使实验设计更符合工程施工环境，在箱内安装稳流装置，保证水流出流的均匀与稳定。结构强度按压力容器设计需要满足以下条件：水位、水面量测仪器在使用时水位测针用于测恒定流水位，选型应满足量程和精度等要求，自动跟踪水位计用于测非恒定流水位，选型应满足量程范围和跟踪速度等要求，波高仪用于测水而波动，选型应与二次仪表匹配。压强量测仪器的压力测压管用于测恒定流时均压力测压孔内径应小于2mm，孔口应垂直边壁，且与过流面齐平，玻璃管)内径宜大于1cm，保证管径的均匀，管身需要保持直立，零