55446溃坝模型试验规程 标准 SL 164-1995.pdf

中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 水工 ( 专题)模型试验规程 t e s t r e g u la t i o n f o r s p e c ia l n y d r a u l ic m o d e l s l 1 5 6 一 1 6 5 - 9 5 主编单位:中国水利水电科学研究院 批准部门:中华人民共和国水利部 施行 日期:1 9 9 5 年 7 月 2 1日 s l 1 5 6 - - 1 6 5 - 9 52 6 9 ( 2 )堆筑体上( 或龙 口)流量 q:与 a的关系曲线 ; ( 3 )堆筑体 的上 、下游水位 差 z与 a 的关 系曲线 ; ( 4 )堆筑体上的流速 v与a的关系曲线; ( 5 )堆筑体上的单位功率 n与 a的关系曲线; ( 6 )不 同条件 的平堵截 流试 验成 果的分析比较 。 7 . 0 . 2立堵截流试验 ，可 以龙 口宽度 b为 自变量，整理绘制成下 面各 种关系曲线 : ( 1 )导流流量 q 与 b 的关系曲线; ( 2 )龙口流量q: 与b的关系曲线; ( 3 )龙口最大流速和俄堤首部流速 v与b的关系曲线; ( 4 )龙 口单位功率 n 与 b 的关 系曲线 ; ( 5 )龙口单位功率n 与上、下游水位差z的关系曲线; ( 6 ) 俄堤不同进占方式试验成果的分析比较。 7 . 0 . 3 截 流断 面模 型试验，可整理成抛投料粒径或重量与流速的关系曲线。 8 报告编写 8 . 0 . 1 阐明截流模型的特点、抛投方法及抛投材料的相似性 8 . 0 . 2 论 述不 同截 流方式 和截 流过程，堆筑体上或龙 口的水力特性变化 ， 指 出截流最 困难 阶段和宜采取相应的措施 。 8 . 0 . 3在 比较论证 不同截流方式 的水力特性基础上， 应对推荐截流方式提出明确的结论和 建议 8 . 0 . 4有关报告 编写的其他要求 ，应遵循 水工( 常规)模型试验规程的规定。 溃坝模型试验规程 ( s l 1 6 4 -9 5 ) 总则 1 . 0 . 1 为统一溃坝模 型试验研究方法 和技术要求 ，提高试验成果的科学性、准确性和可靠 性 ，特编 制本 试验规程。 1 . 0 . 2 本规程适用于各种坝的溃决模型试验，也可适用于堤防的溃决模型试验。 1 . 0 . 3 应根据试验任务要求，编制试验研究大纲， 包括:工程 ( 或课题发展)概况、试验 研究目的和要求、工程设计方案和必备资料、模型设计和试验研究方法、试验设备和量测 仪器、试验研究进度计划，预期成果目标及试验研究负责人和参加人员等。 1 . 0 . 4 本规程应遵循 水工 ( 常规)模型试验规程s l 1 5 5 -9 5 和有关标准。 2相似准则 2 . 0 . 1模型应满足几何相似、水流运动相似和动力相似 ，遵循佛 劳德相似准则 。 2 . 0 . 2模型应满 足阻力相似的要求 ，且最小雷诺数应大于 1 0 0 0 , 2 7 0 刁 平 y 水 电 卷试 验 2 . 0 . 3当研究 范围很大，不可能采用正态模 型时，可采用变态模型 ，但 变态率宜小 于 1 0, 2 . 0 . 4 当模型中对坝 ( 堤)的溃决过程不能达到相似时，可采用坝 ( 堤)体突然全溃或假 设几种溃口尺寸瞬间泄放的模拟方法进行模拟。 2 . 0 . 5 自溃坝模型试验宜采用正态模型， 除满足 2 . 0 . 1 相似准则外， 还应尽量满足坝体溃 决过程的相似性。可按坝体材料起动流速相似准则选择模型坝体材料。 3 试验设 备与f测 仪器 3 . 0 . 1 不同溃决口门形状和尺寸的模拟设备。 3 . 0 . 2 坝 ( 堤)体溃决的自动控制设备。 3 . 0 . 3自动调控河道 自然水位 的尾门装 置 3 . 0 . 4 试验使用的量测仪器仪表，凡属市场购置，应有相应技术监督部门颁发的合格证， 且其技术指标符合试验 测试要求 。 3 . 0 . 5 自 行研制的仪器仪表，应经相应的技术监督部门鉴定合格，方可使用。 3 . 0 . 6试验用的主要量测仪器有 : ( 1 )溃坝洪水水位测量:超声水位仪、波高仪等; ( 2 )流速测量:能连续测量和记录的测速仪器; ( 3 )量测数据 :应采用 自动采集 、记 录的仪 表; ( 4 )流态 :摄像机 、照相机 。 3 . 0 . 7其他 常规仪器设备，应遵循 水工( 常规)模型试验规程 的规定 4 模型设计 4 . 0 . 1溃坝试 验模型，应遵循 2 . 0 . 1 , 2 . 0 . 2 , 2 . 0 . 5条相似 准则 ，按佛劳德模型定律设 计 模 型。 4 . 0 . 2 满足阻力相似要求，设计河床加糙方法。 4 . 0 . 3 根据工程规模、坝体材料特性和结构形式、 试验任务，以及试验场地、 设备和测试 技术等条件 ，在满足相似条件的前提下 ，合理选择模型 比尺 ，确定模 型范 围，选定 溃决模 拟方法 。 4 . 0 . 4 关于水库的模拟设计 ( 1 )对库区范围不大的小型水库，宜模拟全库区 ( 2 )对 纵向较长的大型水库 ， 宜对靠近 大坝 5 0 0 - 1 0 0 0 m 范 围作全模拟 ; 上游库 区地形 模拟可以简化 ，但应准确模拟水库 容积，并适当模拟库区河道的长度 。 4 . 0 . 5 应根据坝体材料的特性，合理设计坝体溃决口门的形态和尺寸。 4 . 0 . 6自溃坝的引冲槽及坝体 ，应根据坝体材料 、结构等条件进行设计 ，应满足 2 . 0 . 5相 似性要求 。 4 . 0 . ， 设计模拟坝体溃决的自动控制设备。 4 . 0 . 8设计 自动调 控下游水位的尾门装置。 4 . 0 . 9 其他关于常规仪器设备和数据采集等二次仪表， 应遵循 水工 ( 常规)模型试验规 程 的规定 s l 1 5 6 - 1 6 5 - 9 52 71 5 模 型制 作 与 安装 5 . 0 . 1 要求 。 5 . 0 . 2 长度 。 5 . 0 . 3 5 . 0 . 4 5 . 0 . 5 5 . 0 . 6 5 . 0 . 7 5 . 0 . 8 5 . 0 . 9 5 . 0 . 1 0 5 . 0 . 1 1 5 . 0 . 1 2 规程 绘制 模型 总体布 置 图、结构 物模型 详图 、测点 布置 图，并 提 出模型加 工及 安装 对 不模 拟全 库 区地形 的模 型，应 模 拟不 同库水 位 时的 水库 容积 和合 适 的库 区 按设计的加糙方法 ，根据河床糙率变化状况 ，分段、分 区制作加糙物 。 制作装配式的溃决 口门 ，以及 自动卸放 的控制设备 。 制作自动调整下游水位的尾门控制设备。 按主要城镇、建筑物和重点控制位置 ，设置水位、流速和压力测量仪器。 库区和下游岸坡上宜绘制高程标志尺 。 模 型下 游宜绘制符合经、纬度标志的方格 网。 根据4 . 0 . 6条，准确地制作自溃坝体和引冲槽。 自溃坝坝坡上应绘制相应精度 的方格 网和高程标 志。 模型制作安装完成后 ，应进行检查 与校核 ，并有完整记 录。 其他有关河道模型制作 、常规仪器设备 的安装 ，应遵循 水工( 常规)模型试验 的规定 。 6试 验 内 容 和 方 法 6 . 0 . 1 试验方法: ( 1 ) 根据已有原型水面线资料，放水校正模型河道糙率，使之符合要求; ( 2 ) 校正不同库水位时的水库蓄水量; ( 3 )率定 自动调整下游水位的尾门设备 ; ( 4 )调试 溃坝 口门的 自动控制设备和仪器 ; ( 5 ) 调试水位仪和流速仪; ( 6 ) 水库充水和河道放流 ( 河道有基流情况时) ; ( 7 ) 按设计打开坝体溃决口门自动控制器。 6 . 0 . 2 观测内容: ( 1 ) 量测和采集溃坝洪水各水力要素数据; ( 2 )大坝溃决应拍摄 溃坝洪水演进 流态和淹没范围 ; ( 3 )自溃坝溃决 ，应拍摄 自引冲槽 过水、冲开 ，溃决 口门渐扩的全过程 ; ( 4 )对溃 坝时遭遇 自然洪水 和不 同河 道基流 的情况 ，应 重复试验 组次 ，量测 各水力 要素 。 ，资 料 整 理 与 分 析 7 . 0 . 1整理不同 口门溃决方案 ， 各种投制 库水位 时， 过程线及坝址水位 与时 间变化过程线 。 7 . 0 . 2 整理不同口门溃决方案，各种控制库水位时， 坝址断面突泄洪水流量与时间 的变化 溃坝波 的过 程线 。 2 72川 利 水 电 卷试 验 ( 1 )溃坝波向下游演进的过程线 。 ( 2 )溃坝波向上游传播的过程线 。 7 . 0 . 3 根据溃坝波到达各测站的时间， 推算出溃坝洪水的推进速度。 整理不同溃决方案各 测站的洪水流速 。 ， 0 . 4 整理 出各种溃决方案的溃决洪水淹没范 围随时间的变化关 系。 7 . 0 . 5 整理出不同口门溃决方案，坝址断面处溃坝洪峰流量与库水位的变化关系。 7 . 0 . 6 整理出不同口门溃决方案， 溃坝洪峰流量沿程分布图及不同溃坝洪峰流量的沿程瞬 时水面线。 7 . 0 . 7整理出各种口门溃决方案， 溃坝洪水前峰和最大洪峰到达各重要城埠、 地 区的时间 ， 以及洪水淹没时间 。 7 . 0 . 8 对 自溃坝试验 ，应 整理 出不 同库水位与引 冲口门形成时间 的关系 。 7 . 0， 对自溃坝试验，应整理出不同库水位与坝体侧向冲刷率的关系。 7 . 0 . 1 0有关 资料整理的其他要求 ，按 水工( 常规)模型试验规程的规定。 8报告编写 8 . 0 . 1 阐明溃坝模型设计和制作的特点。 8 . 0 . 2 当采用变态模型时，应阐明必要性和试验成果的可靠性。 8 . 0 . 3 阐明模型加糙方法和糙率校正后，原型与模型水流的相似程度。 8 . 0 . 4 对自溃坝试验， 应对引冲槽体型、尺寸的合理性、可靠性及其引冲效果提出具体意 见和建议 。 8 . 0 . 5 阐明各种溃决方案的溃坝洪水演进形态 ( 流量最大峰值、流态特征、 行进路线、洪 水波到达各重要城镇和地区的时间、洪水淹没范围、流速、水深、流量随时间变化过程) 。 8 . 0 . 6 报告 应提出预防和减少溃坝洪水造成损失的措施。 8 . 0 . 7 有关 报告编写的其他要求 ，应遵循 水工( 常规)模型试验规程的规定。 滑坡涌浪模型试验规程 ( s l 1 6 5 -9 5 ) 总则 1 . 0 . 1 为统一滑坡涌浪试验研究方法和技术要求， 提高试验成果的科学性、 准确性和可靠 性 ，特 编制本试 验规程。 1 . 0 . 2 本规程适用于库区、 河道、湖泊、海边等岸坡下滑时的涌浪模型试验。亦适用于通 航河道 的滑坡 涌浪试 验。 1 . 0 . 3应根据试验任务要求编写试验研究大 纲，包括 :工程 ( 或课题发展 )概况、试验研 究目的和要求、工程设计方案和必备资料、模型设计和试验研究方法、试验设备和量测仪 器 、试验研究进度计划 、预期成 果 目标及试验研究负责人员和参加人员等。 1 . 0 . 4本 规 程 应 簿 循 欢 丁( 常 钡 ) 橄 型 试 验 规 程 s 1 , 1 5 5 - 9 5和 右 羊 标 准 _ 中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 水工 ( 专题)模型试验规程 s l 1 5 6 - 1 6 5 - 9 5 条文说明 3 0 6川 利 7 卜电 卷试 验 6 . 0 . 4 截流断面模型试验，通常是配合截流整体模型试验，进行不同抛投材料粒径 ( 块 体 )与水流流速 的关 系，为分析块体的稳定性提供依据。 7资 料 整 理 与 分 析 7 . 0 . 1 -7 . 0 . 3 这三条都是截流模型试验应整理分析的资料。一般说来，不论平堵或立堵 截流试验 ，都可 以整理绘 制成 各种关系曲线 ，以表明截 流过程的困难阶段，为现场指挥抛 投提供依据 。 8报告编写 8 . 0 . 1 本条要求报告对截流模型的特点、抛投方法及抛投材料的相似性作出说明。 8 . 02 本条要求对不同截流方式的水力特性进行分析论证， 并对进占方法和抛投强度提出 指导性措施 8 . 0 . 3本条要求在分析试验资料的基础上，对试验成果提出明确结论和建议。 8 . 0 . 4 本条要求对有关报告编写格局、图表、计量单位、符号及参考文献等，按 水工 ( 常规 )模 型试 验规程 规 定执行 。 溃坝模型试验规程 ( s l 1 6 4 -9 5 ) 总则 1 . 0 . 1 1 . 0 . 3 溃坝模型试验规程，是根据国内已进行的大坝和河堤溃决模型试验和参考 国外有关资料编制的。规程适用于高、中、低混凝土坝、堆石坝、土坝、污工坝等坝型的 溃决模型试验 。对堤防溃决的模型试验也适 用，但应注意对堤外地形的模拟。 2相似准则 2 . 0 . 1 , 2 . 0 . 3遵循 佛劳德 相似准则，即各 主要水 力要 素符 合下表模 型比尺关系: 比尺正 态 模 型 一 比尺正态模型变态 模型 水平 比尺l 流 量比尺q , = l ; 3 q , =l , x h ? 垂 直比 尺l , 一 了 = l ? l t , -l , / h ? 流 速 比 尺 v , = l , 2 1 v, = h ?糙率 比尺， - l s 2l n , =l 3 / l ; 2 . 0 . 2 满足阻力相似的要求， 使模型与原型的水面坡降一致。 应满足模型水流呈紊流流态， 最小雷诺 数大于 1 0 0 0 ，雷诺 数定义为: ，vh k e = 州 s l 1 5 6 - 1 6 5 - 9 53 0 7 式中v平均流速 ; h 水深 ; ， 运动粘滞系数 。 3 试验设备与f测仪器 3 . 0 . 1 -3 . 0 . 3 此类设备一般需根据模型试验要求， 自行设计制作， 应保证强度和精度。 试 验前应组织检查和率定。 3 . 0 . 4 -3 . 0 . 5 关于量测仪器。凡已成为商品出售的量测仪器，均必须有经过国家或行业 计量鉴定的合格证书 。单位 自制或兄弟单位 内销 的专用仪器 ，必须通过率定和鉴定 ，具有 合格证书或相应的证明文件 。 测量使用 的一 次、二次和数据采集系统 的仪表检定 ( 校验)周 期一般为 1 -2年 。 4 模型设计 4 . 0 . 1 -4 . 0 . 2 模型按佛劳德模型定律设计，同时必须满足阻力相似要求，通常溃坝模型 由于范 围大 ，比尺小而采用变态模型 ， 变态模 型必须加糙 才可能保持模 型阻力损失 的相似。 模型糙率是根据实测或实地调查，综合分析所确定的原型河道平均糙率，然后通过糙率比 尺推算出要求的模型糙率，按要求糙率设计模型的加糙方法。加糙方法很多，如采用卵石、 松枝 、小棒 等方法。曾有人通过试验 ，推算出确定小棒数 目的估算式 : 。 =2 g a m 一 工 一_一 工 一 ) ( : d a b l, co r, c; ,r刹 ( 4 . 0 . 2 - 1 ) 式中am 模型河槽 断面积 ，m“ ; a插棒淹没 高度 ，m; b 插棒迎水面宽度，m; r r m 原型与模型水力半径，m; 岛, c, c , 模型插棒后、插棒前和原型的阻力系数。 c , 值与插棒的断面形状和排列形式有关， 需通过试验或参考前人试验结果，通过试算 确定加插小棒 的数 目。 4 . 0 . 4关于水库的容积和长度 ， 因直接关系到溃坝突泄流量和泄流时间 ， 致关重要 ，因此 ， 当不可能对水库作全模拟 时，应根据库容 曲线模 拟不同库水位 的库容，根据原型水库回水 模拟水库内河道长度。 4 . 07关于溃决方式的模拟 ，尚无成熟的经验 ，对于瞬溃型，可考虑将溃决 口门设计成提 拉( 挡板) 、击 碎( 决 口采用玻璃) 、爆破( 易爆材料 )或其他 办法 ，根据所采 用的溃决方 式设计坝体溃决的 自动控制设备 。 5 模 型 制 作 与 安 装 5 . 0 . 3 分段、分区制作加糙物。是针对各个河段，分区是指河槽与滩地而言，因各段、 各 区的糙率是有差别的，总的是应根据设计方面提供的原型河床糙率情况模拟。与河工模型 的加糙方法相同。 3 0 水 利 水 电 卷试 验 5 . 0 . 9 自溃坝的制作是有一定的难度， 不管是引冲槽还是坝体本身， 不仅应保证几何相似， 还应保证 引冲槽挡 水门体受力、阻尼等相似 ，坝体还应保证材料和辗压强度和起动流速的 相似，所以对模型制作与安装的要求较高。故一般多采用大比尺野外试验。有条件时亦可 采用 系列模型( 不 同比尺)试验方法进行研究 6试 验 内 容 与 方 法 6 . 0 . 1 ( 1 )应根据设计方面提供的原型河道的水面线资料，调整模型加糙物，达到模型 河道的水面坡降与原型相似。 6 . 0 . 1 ( 3 )鉴于溃坝洪水是非恒定流，且突涨突落，水位变幅大而快，因此，必须在模 型尾部率定一个 能 自动调整水位 与流量14 -7 化 关系的控制 断面 ( 尾门) 。 6 . 0 . 1 ( 6 )溃坝与 自然洪水 相遇的机率 可能很 小，但 宜考虑，以防万一