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 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=60 4. 原型最大泄流流量=16000m3/s 5. 坝顶高程=630m 6. 下游最高水位=475m 7. 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) Qm80 80Qm110 110Qm140 140Qm170 170Qm220 220Qm280 280Qm360 360Qm450 450Qm560 Qm560 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(7) 10(8) 11(8.5) 11.5(9) 12(9.5) 12.5(10) 13(10.5) 退水池长度(m) 0.8 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+25Hmax 量水堰宽度(m) 0.7 0.8 1.0 1.2 1.2+0.4 1.2+0.6 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 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。 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 Qm560 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+25Hmax 量水堰宽度(m) 1.2+1.0 1.2+1.1 因为20~30L/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=0.5738m3/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+25×0.2571=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：3.3×60=198m 退水池长度：3.3×60=198m 上游水库长度：9×60=540m 下游河道长度：13.0×60=780m 量水堰长度：6.6275×60=397.65m 量水堰宽度：2.3×60=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450-0.1×60=444m 退水池及量水堰的底板高程为450-0.8713×60=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