水工模型实验设计计算说明书.doc

水工模型实验设计计算说明书一、 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(调洪计算前后的所有水文资料)。具体参数如下： 1. 地形图：2-B2. 坝型：2重力坝3. 模型长度比尺=604. 原型最大泄流流量=16000m/s5. 坝顶高程=630m6. 下游最高水位=475m7. 下游河道底板高程=450m附表：模型各参数的相应确定标准模型流量(L/s)Qm8080Qm110110Qm140140Qm170170Qm220220Qm280280Qm360360Qm450450Qm560进水池长度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3上游水库长度(m)455.566.577.588.59下游河道长度(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)退水池长度(m)0.811.51.82.22.42.62.83.03.3量水堰长度(m)0.2m+25Hmax量水堰宽度(m)0.70.81.01.21.2+0.41.2+0.61.2+0.81.2+0.91.2+1.01.2+1.1* 下游河道长度选取：7(5)括号外为重力坝轴线开始的河道下游长度，括号内为拱坝轴线开始的下游河道长度；模型中下游河床的底高程比量水堰边墙顶要高0.1m，上游进水池边墙顶比上游水库边墙顶高0.1m。标注尺寸线(模型长度、宽度尺寸与原型尺寸均需标注，括号外为原型，括号内为模型，如500(5.0)；编写设计说明(包含模型长、宽、高程推算过程及量水堰的计算)。二、设计准则水工常压模型一般都采用重力相似准则，按正态几何比尺进行设计。当长度比尺确定后，相应的其它比尺分别为：时间比尺：=60=7.746流速比尺：=60=8.746流量比尺：=605/2=27885.480糙率比尺：=601/6=1.976三、 模型糙率确定1、上游水库上游水库糙率按天然河床计算，取=0.023。2、下游河道下游河道糙率按天然河床计算，取=0.023。四、 模型高程计算1. 量水堰尺寸计算根据重力相似准则因为Qm560，由下表模型参数确定标准可知，量水堰宽度B=2.3m。模型流量(L/s)450Qm560进水池长度(m)3.03.3上游水库长度(m)8.59下游河道长度(m)12.5(10)13(10.5)退水池长度(m)3.03.3量水堰长度(m)0.2m+25Hmax量水堰宽度(m)1.2+1.01.2+1.1因为2030L/s，所以选用矩形量水堰作为流量测量仪器，根据堰流公式确定量水堰的高度。矩形堰流计算公式：参数：P堰高；H堰上水头；B堰宽；H0修正后水头（H0=H+0.0011）。一般取矩形堰堰板高程等于最大堰上水头的2倍，即P=2H。将Q=0.5738m/s，B=2.3m，P=2H，H0=H+0.0011代入上公式，求得最大堰上水头Hmax =0.2571m；堰高P=0.5142m；量水堰长度L=0.2+25Hmax=0.2+250.2571=6.6275m；量水堰边墙比量水堰最高水位高0.1m；量水堰总高度H堰= Hmax +P+0.1=0.2571+0.5142+0.1=0.8713m；2. 模型各部分高程推算模型流量(L/s)Qm560进水池长度(m)3.3上游水库长度(m)9下游河道长度(m)13(10.5)退水池长度(m)3.3量水堰长度(m)6.6275量水堰宽度(m) 2.3根据重力相似准则，可以确定原型参数分别为：进水池长度：3.360=198m 退水池长度：3.360=198m上游水库长度：960=540m 下游河道长度：13.060=780m量水堰长度：6.627560=397.65m 量水堰宽度：2.360=138 m（1）下游河道高程=450m根据下游河道底板比量水堰边墙顶高0.1m可确定量水堰边墙高程为450-0.160=444m退水池及量水堰的底板高程为450-0.871360=397.722m（2）下游最高水位=475m，选择下游河道边墙所在高程为480m（3）坝顶高程=630m，选择上游水库边墙所在高程为635m根据上游进水池边墙顶比上游水库边墙顶高0.1m可确定上游进水池边墙高程为635+0.160=641m进水池底板高程与退水池及量水堰的底板高程相同为397.722m模型各部分高程 （单位m） 位置退水池及量水堰底板量水堰边墙下游河道底板下游河道水位下游河道边墙坝顶上游水库边墙进水池边墙进水池底板高程397.722444450475480630635641397.722五、 模型及原型平面尺寸根据560 L/sQm=573.8L/s，可确定模型参数；根据重力相似准则及长度比尺=60，可确定原型参数原型参数（单位m）枢纽组成进水池长度上游水库长度下游河道长度退水池长度量水堰长度量水堰宽度模型尺寸3.39133.36.62752.3原型尺寸（模型尺寸60）198540780198397.65138六、 模型平面布置步骤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范围；3、根据坝顶高程=630 m，可选上游水库边墙所在高程为635 m；根据下游水位=475m，可选下游河道边墙所在高程为480 m。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，确定原型范围，并对范围以外的等高线进行修剪；5、量水堰尺寸计算看第四部分；6、根据原型尺寸确定进水池、退水池及量水堰的位置。进水池宽度与上游水库一致，退水池宽度与下游河道一致；7.消浪栅及测针位置确定消浪栅设置于上游10倍最大堰上水头处。25=250.2571=6.4275m水位测针设置于6倍最大堰上水头处。6=