水工模型实验设计计算说明书

1、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-B 2. 坝型：2重力坝 3. 模型长度比尺匚=60 4. 原型最大泄流流量Qmax=16000m3s 5. 坝顶高程Zi =630m 6. 下游最高水位Z2 =475m 7. 下游河道底板高程Z3=450m 附表：模型各参数的相应确定标准 模型流量 (L/s) Qm8 0 80Q m110 110Q m140 140Q m170 170Q m220 220Q m280 280Q m360

2、 360Q m450 450Q m5 60 进水池长 度(m) 0.8 1 1.5 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.3 上游水库 长度(m) 4 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 下游河道 长度(m) 6(4) 7(5) 8(6) 9 10(8) 11(8.5) 11.5(9) 12(9.5 ) 12.5(10 ) 13(10. 5) 退水池长 度(m) 0.8 1 1.5 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.3 量水堰长 度(m) 0.2m+25H max 量水堰宽 度(m) 0.7 0.8 1.0 1.2 1.2+0. 4 1.2+0.

3、 6 1.2+0. 8 1.2+0. 9 1.2+1.0 1.2+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Lr确定后，相应的其它比尺分别为： 时间比尺： Tr = 甘=

4、60?=7.746 流速比尺： Vr = 1 =Lr2 =60?=8.746 流量比尺： Qr： 55/2- =Lr =6027885.480 糙率比尺： nr = 1 1/6= :l,=601.976 1 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n p=0.023 nm nr 0.023 1.976 二 0.012 2、下游河道 下游河道糙率按天然河床计算，取n p =0.023 nm 匹 0.023 nr 1.976 0.012 四、模型高程计算 1. 量水堰尺寸计算 根据重力相似准则 Qm qp Qr 0.5738m3/s 二 573.8L/S 27885.48 因

5、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） 3.0 3.3 上游水库长度（m） 8.5 9 下游河道长度（m） 12.5(10) 13(10.5) 退水池长度（m） 3.0 3.3 量水堰长度（m） 0.2m+25H max 量水堰宽度（m） 1.2+1.0 1.2+1.1 因为Qm 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： H15 Q= 1.782+ 0.24IBH； IP丿 参数：P堰高；H 堰上水头；B 堰宽；Ho 修正后水头 （Ho二H+0.001

6、1）。 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=0.5738m3s, B=2.3m，P=2H，H。二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+25X 0.2571=6.6275% 量水堰边墙比量水堰最高水位高 0.1m; 量水堰总高度 H 堰二 Hmax +P+0.1=0.2571+0.5142+0.仁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.

7、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：3.3X 60=198m 退水池长度：3.3X 60=198m 上游水库长度：9X 60=540m 下游河道长度：13.0X 60=780m 量水堰长度：6.6275 0=397.65m 量水堰宽度：2.3 60=138 m （1）下游河道高程Z3=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 450-0.1 x 60=444m 退水池及量水堰的底板高程为 450-0.8713X 60=397.722m （2）下游最高

8、水位Z2 =475m，选择下游河道边墙所在高程为 480m （3）坝顶高程Zi=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+0.1 x 60=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 退水池及量 量水 堰边 墙 下游河 下游河 下游河 坝 上游水 进水 池边 墙 进水池 置 水堰底板 道底板 道水位 道边墙 顶 库边墙 底板 高 程 397.722 444 450 475 480 630 635 641 397.722 五、模型及原型平面尺寸 根

9、据560 L/sv Qm=573.8L/s，可确定模型参数；根据重力相似准 则及长度比尺Lr=60,可确定原型参数 原型参数（单位m） 枢纽组成 进水池 上游水库 下游河道 退水池 量水堰长 量水堰 长度 长度 长度 长度 度 宽度 模型尺寸 3.3 9 13 3.3 6.6275 2.3 原型尺寸（模型尺寸 x 60） 198 540 780 198 397.65 138 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Zi=630 m可选上游水库边墙所在高程为635 m 根据下游水位Z2 =475n,可选下游河道边墙所在咼程为480 m。以此咼 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。 25h max=25X0.2571=6.4275m 水位测针设置于6倍最