第四章通航枢纽水工模型.-重庆交通大学.ppt

（1）模型比尺 船闸输水系统的整体模型试验一般按重力相似准则设计，模型比尺通常25～40。 对于局部构件的试验，如输水阀门的水力试验、输水廊道内的压力分布试验，则在更大比尺的模型(如10～20)上进行。 二、船闸水力模型试验的设计与量测设备 （2）模型材料 有机玻璃板，聚緑乙烯塑料板——输水廊道； 钢板、玻璃板——闸室； 闸首——木料框架，钢框架； 消能工部分——有机玻璃板，聚緑乙烯塑料板，木料； 骨架——槽钢、角钢等等； 引航道——砖砌，水泥抹面； 试验设备： （1）平水槽 （2）阀门启闭机 （3）量水堰 （4）流速仪 （5）钢环电阻式缆绳应力仪 （6）波高仪 （7）水位仪 （8）压力传感器 二、船闸水力模型试验的设计与量测设备 接受任务以后——水力计算（重要）！注意船闸水工模型与河工模型区别。 某试验室有实验场地36×8=240m2，水泵供水能力为0.15m3/s。今接受某水利枢纽通航船闸的模型试验，原始资料如下： 船型：2×5000吨级硬绑船队； 最大 水头差：29.3m； 引航道试验段长度：要求上、下游各141.5m，最大水面宽度140m； 三、船闸水力模型设计实例 * 单击此处编辑母版副标题样式 * * * * 重庆交通大学河海学院 胡江（副教授） TEE-mail: 378922494@ 第四章 通航枢纽水工模型试验 第一节 通航枢纽整体模型试验 第二节 船闸水工整体模型试验 第一节 通航枢纽整体模型试验 —、通航枢纽水工模型试验的基本任务 水利枢纽——如水电工程（三峡）：往往具有防洪、发电、航运、农田水利等综合效益和功能。 枢纽的布置——确定通航枢纽中各主要建筑物间的相互位置。 枢纽布置影响的因素多、复杂；地形、地质、水文、主要建筑物的型式与需要尺寸等； 寻找一个最佳的工程方案——整体模型试验，最合理的布置方案。 二、通航枢纽水工模型试验的相似条件 枢纽工程有挡水、泄水、输水、取水等建筑物，河岸弯曲和河床内洲滩起伏等地形条件，保证几何相似和重力相似十分重要。 枢纽模型设计除满足第三章的相似条件外，还必须保证模型是正态。 平面上的二维非恒定流的运动方程及连续方程出发进行分析。为简便计，以水深h代替水力半径。这一简化对于绝大多数通航枢纽所在的河床断面情况（宽浅式）是足够近似的。 设x、y为水流平面纵、横坐标，t为时间，V为平面上各点垂线平均流速，vx、vy为v沿x、y向分量，Ix、Iy为沿x、y向水面比降，C为谢才系数，g为重力加速度(可视为常量)，则水流运动方程和连续方程可写为: x向 y向 （4-2） （4-1） 如第一章所述，模型水流与原型水流必须为同一微分方程描写的相似水流，据相似理论的方程分析法，由式（4-1）可导出下列比尺关系： （4-3） 由式（4-3）可归结为4个独立相似条件： （4-5） （4-4） （4-6） （4-7） 如以z表示水面高程，则曲率半径为r的弯道水流方程为: （4-8） 将（4-6）写成比尺关系式即 ，说明严格保证重力相似后，就能保证弯道水流的相似。 对于通航枢纽模型来讲，保证水流运动（重力）相似是主要的，阻力相似条件（4-7）可以稍次。原因是，谢才比尺也可视为阻力比尺，通过曼宁公式还可得到糙率比尺，可用以控制模型糙率。 满足重力相似条件式（4-6）和阻力相似条件式（4-7）仅仅是保证从平均水力要素（如垂线平均流速）意义上说的水流运动相似，而要实现通航枢纽上下游附近流态的真正相似， 还必须做到垂线流速分布相似，这就要求模型与原型的阻力系数或谢才系数同量，亦即 ，从而得： 此式表明模型必须是正态。 (4-9) 1、根据试验任务，主要研究问题及性质，拟定模型拟范围，选择试验场地。 2、选择模型比尺，要选择尽可能大的模型尺寸。 3、根据原型建筑物表面粗糙度（据原型建筑物材料及工艺）和原始水文测量所提供的糙率系数，用阻力相似条件估算模型各部份应有的糙率系数，选择相应的模型材料。 阻力相似条件通常表示 4、编制详细的模型施工（加工）计划，绘制