水工模型实验
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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
其中具体体形参数为：
2#坝轴线
1#坝型拱坝
长度比尺 Lr=90
Q=12000m3
坝顶高程 Z1=1209m 河道底板高程 Z3=1100m
二、设计准则
下游最高水位 Z2=1138m
常压模型采用重力相似准则，按正态几何比尺进行设计。
相应水力参数模型比尺如下：
时间比尺：Tr=Lr1/2=901/2=9.487 流速比尺：Vr=Lr1/2=901/2=9.487 流量比尺：Qr=Lr5/2=905/2=76843.347 糙率比尺：nr=Lr1/6=901/6=2.117
2
宽度与上游水库一致，退水池宽度与下游河道一致。
六、高程推演过程
1.量水堰和退水池的边墙 原型高程：Zp1=Z3-0.1×90=1100-9=1091m 模型高度：H1=P+H+0.1=0.332+0.166+0.1=0.598m 量水堰底板高程：Zp8=Zp1-H1×Lr=1091-0.598×90=1037m
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
教学实验报告
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。
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。
2.下游河床底板高程 原型高程：Zp2=Z3=1100m 模型高度：H2=H1+0.1=0.598+0.1=0.698m
3.下游河道最高水位 原型高程：Zp4=Z2=1138m 模型高度：H3=H2+(Z2-Z3）/Lr=0.698+(1138-1100)/90=1.12m
4.下游河床边墙 原型高程：根据下游河道最高水位，取下游河床边墙 Zp5=1140m 模型高度：H4=H3+(Zp5-Zp4)/Lr=1.12+(1140-1138)/90=1.142m
5.拱坝坝顶 原型高程：坝顶高程 Zp6=Z1=1209m 模型高度：H5=H2+(Zp6-Zp2)/Lr=0.698+(1209-1100)/90=1.909m
6.水库边墙顶 原型高程：根据拱坝坝顶高程,取上游边墙高程 Zp7=1210m 模型高度：H6=H5+(Zp7-Zp6)/Lr=1.909+(1210-1209)/90=1.92m
80<Q 110<Q m<110 m<150
150< Qm< 190
190< Qm< 250
310< 250<Q
Qm<3 m<310
70
Qm>3 70
0.8
1
1.5 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8
4
5
6（4） 7(5)
0.8
1
5.5
6 6.5
7
7.5
8
10
11 11.5 12
8(6) 9(7) （8） （8.5） （9） （9.5）
三、最大堰上水头及量水堰尺寸计算
根据重力相似准则
Qm
Qm a x Qr
Qm a x L5/ 2
r
120 00 905/ 2
0.1562
m3
/s
156.2 L / s
因为 Qm>30L/s，查《水工（常规）模型试验规程 SL155-2010》选用矩形堰 作为流量测量仪器。矩形量水堰的流量计算采用雷白克经验公式：
1Байду номын сангаас
P=2H=2×0.166=0.332m。 量水堰长度为 L=25H=25×0.166=4.15m。
四、模型及原型参数确定
因为 150L/s<Qm<190L/s ，故可确定模型各参数如下： 进水池长度(m) 1.8m 退水池长度(m) 1.8m 上游水库长度(m) 6m 下游河道长度(m) 9m 量水堰长度(m) 4.15m 量水堰宽度(m) 1.2m 消浪栅应设置于上游 25 倍最大堰上水头处 Lm7=25Hmax=25×0.166=4.15m 水位测针孔设置于 6 倍最大堰顶水头处 Lm8=6Hmax=6×0.166=0.996m 根据重力相似准则， 可以确定原型参数分别为： 进水池长度(m) 1.8×90=162m 退水池长度(m) 1.8×90=162m 上游水库长度(m) 6.0×90=540m 下游河道长度(m) 9.0×90=810m 量水堰长度(m) 4.15×90=373.5m 量水堰宽度(m) 1.2×90=108m 消浪栅的位置 L7=4.15×90=373.5m 水位测针孔位置 L8=0.996×90=89.64m
五、模型布置过程推算
模型中：下游河床底高程比量水堰边墙顶高 0.1m，上游进水池边墙顶比上游 水库边墙顶高 0.1m。 1、根据所给具体体型参数对拱坝进行准确绘制。 2、根据所给坝轴线,在地形图上确定拱坝的具体位置和拱坝的范围。 3、根据坝顶高程 Z1= 1209m，可选上游水库边墙所在高程为 1210m；根据下游 水位 Z3=1138m，可选下游河道边墙所在高程为 1140m。以此高程确定截取的等 高线位置。 4、根据原型参数上游水库长度及下游河道长度，可确定模型范围，并对模 型以外的等高线进行修剪。 5、根据模型流量确定进水池及退水池、量水堰的面积和位置。其中进水池
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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
其中具体体形参数为：
2#坝轴线
1#坝型拱坝
长度比尺 Lr=90
Q=12000m3
坝顶高程 Z1=1209m 河道底板高程 Z3=1100m
二、设计准则
下游最高水位 Z2=1138m
常压模型采用重力相似准则，按正态几何比尺进行设计。
相应水力参数模型比尺如下：
时间比尺：Tr=Lr1/2=901/2=9.487 流速比尺：Vr=Lr1/2=901/2=9.487 流量比尺：Qr=Lr5/2=905/2=76843.347 糙率比尺：nr=Lr1/6=901/6=2.117
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宽度与上游水库一致，退水池宽度与下游河道一致。
六、高程推演过程
1.量水堰和退水池的边墙 原型高程：Zp1=Z3-0.1×90=1100-9=1091m 模型高度：H1=P+H+0.1=0.332+0.166+0.1=0.598m 量水堰底板高程：Zp8=Zp1-H1×Lr=1091-0.598×90=1037m
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。
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教学实验报告
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。
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。
2.下游河床底板高程 原型高程：Zp2=Z3=1100m 模型高度：H2=H1+0.1=0.598+0.1=0.698m
3.下游河道最高水位 原型高程：Zp4=Z2=1138m 模型高度：H3=H2+(Z2-Z3）/Lr=0.698+(1138-1100)/90=1.12m
4.下游河床边墙 原型高程：根据下游河道最高水位，取下游河床边墙 Zp5=1140m 模型高度：H4=H3+(Zp5-Zp4)/Lr=1.12+(1140-1138)/90=1.142m
5.拱坝坝顶 原型高程：坝顶高程 Zp6=Z1=1209m 模型高度：H5=H2+(Zp6-Zp2)/Lr=0.698+(1209-1100)/90=1.909m
6.水库边墙顶 原型高程：根据拱坝坝顶高程,取上游边墙高程 Zp7=1210m 模型高度：H6=H5+(Zp7-Zp6)/Lr=1.909+(1210-1209)/90=1.92m
80<Q 110<Q m<110 m<150
150< Qm< 190
190< Qm< 250
310< 250<Q
Qm<3 m<310
70
Qm>3 70
0.8
1
1.5 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8
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5
6（4） 7(5)
0.8
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5.5
6 6.5
7
7.5
8
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11 11.5 12
8(6) 9(7) （8） （8.5） （9） （9.5）
三、最大堰上水头及量水堰尺寸计算
根据重力相似准则
Qm
Qm a x Qr
Qm a x L5/ 2
r
120 00 905/ 2
0.1562
m3
/s
156.2 L / s
因为 Qm>30L/s，查《水工（常规）模型试验规程 SL155-2010》选用矩形堰 作为流量测量仪器。矩形量水堰的流量计算采用雷白克经验公式：
1Байду номын сангаас
P=2H=2×0.166=0.332m。 量水堰长度为 L=25H=25×0.166=4.15m。
四、模型及原型参数确定
因为 150L/s<Qm<190L/s ，故可确定模型各参数如下： 进水池长度(m) 1.8m 退水池长度(m) 1.8m 上游水库长度(m) 6m 下游河道长度(m) 9m 量水堰长度(m) 4.15m 量水堰宽度(m) 1.2m 消浪栅应设置于上游 25 倍最大堰上水头处 Lm7=25Hmax=25×0.166=4.15m 水位测针孔设置于 6 倍最大堰顶水头处 Lm8=6Hmax=6×0.166=0.996m 根据重力相似准则， 可以确定原型参数分别为： 进水池长度(m) 1.8×90=162m 退水池长度(m) 1.8×90=162m 上游水库长度(m) 6.0×90=540m 下游河道长度(m) 9.0×90=810m 量水堰长度(m) 4.15×90=373.5m 量水堰宽度(m) 1.2×90=108m 消浪栅的位置 L7=4.15×90=373.5m 水位测针孔位置 L8=0.996×90=89.64m
五、模型布置过程推算
模型中：下游河床底高程比量水堰边墙顶高 0.1m，上游进水池边墙顶比上游 水库边墙顶高 0.1m。 1、根据所给具体体型参数对拱坝进行准确绘制。 2、根据所给坝轴线,在地形图上确定拱坝的具体位置和拱坝的范围。 3、根据坝顶高程 Z1= 1209m，可选上游水库边墙所在高程为 1210m；根据下游 水位 Z3=1138m，可选下游河道边墙所在高程为 1140m。以此高程确定截取的等 高线位置。 4、根据原型参数上游水库长度及下游河道长度，可确定模型范围，并对模 型以外的等高线进行修剪。 5、根据模型流量确定进水池及退水池、量水堰的面积和位置。其中进水池