水工模型试验一-西安理工大学.doc

《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。 泄冲闸位于溢流坝左侧，布置为3孔。进口底板高程为1978.0m。每孔净宽8m，高6m，进口段后接1:4的斜坡，下接消力池长70m，宽32m，池深5.2m，底板高程为1971.8m，尾坎高程为1977m。 输水洞位于大坝上游、左岸，设计输水流量为205.2m3/s，进口在泄冲闸上游约为47m处，进口底板高程为1983m，净宽3×7m，进水口下接圆形压力隧洞，洞径8.5m，洞长897m。 六、基本资料 1、模型为正态模型，比尺为：1:50 2、库水位及洪水资料。 （一）库水位 （1）校核洪水位： 2004.0m （2）设计洪水位： 2002.0m （3）正常蓄水位： 2002.0m （二）洪水流量 （1）校核洪水流量 3290m3/s （2）设计洪水流量 2480m3/s (三)修改洪水流量 （1）校核洪水流量 3000 m3/s （2）设计洪水流量 2360 m3/s （3）常遇洪水流量 1880 m3/s （4）小洪水流量 744 m3/s 3、下游河床覆盖层厚5m，基岩抗冲流速为5m/s 七、模型布置与制作 模型上游库区纵长布置长度为11.5m（相当原型575m），模型下游河道纵长布置长度为12m(相当原型600m)，模型总体布置长度为36m（相当原型1800m。包括进水与退水），上游库区水位量测点位置布置在桩号0-0104处，并偏左岸，主要为兼顾溢流坝，泄冲闸和电站进水口。下游河道水位量测控制点布置在坝轴线下游354m处，水位均采用水位测针量测。为便于控制和互相校核整体模型下泄流量，上下游各布置一矩形堰量测流量，电站进水口下游装有三角堰以控制进水口引进流量。 枢纽模型泄水建筑物全部用有机玻璃制作，有机玻璃糙率约为0.007～0.008，换算到原型糙率约为0.014左右，刚好为砼糙率，模型和原型糙率相似性较好，满足阻力相似条件。 八、试验数据记录 流量计算方式： Q=mbH m=（0.405+）[1+0.55()2] 流速计算公式： V=φ φ=0.98～1 流量测量记录 堰针读数（CM） 零点读数 （CM） 堰上水头 （M） 流量系数 模型流量（M3/S） 原型流量 （M3/S）