水工及河工模型试验讲解

《水工建筑物》课程实验指导书王飞虎江锋西安理工大学水电学院水工系二OO六年十月水工模型试验(一)班级姓名学号日期整体水工模型试验一、试验综述：当研究河道中水利枢纽工程的总体布置合理性，则按一定比例把所研究的河段和水利枢纽缩制成模型来进行研究，这种模型就叫做整体模型。

整体模型所研究的对象的水力特性通常与空间三个坐标有关，如显著弯曲的河渠、溢洪道水流问题，拱坝泄流问题及水利枢纽上下游水流衔接，流态等问题，常需制作成整体水工模型来进行研究。

影响枢纽布置的主要因素是坝址地形、地质情况及河道水文特征等，影响下游消能防冲的主要因素是泄水建筑物的体型布置和下游河道的地质，地貌等。

二、整体模型一般研究内容：1、泄水建筑物的泄流能力2、泄水建筑物的压力、流速、空化特性等3、下游河道岸边水面高程（水面线）4、消能工的消能效果5、泄水建筑物下游的折冲水流及水流扩散问题6、下游河道流速分布7、上下游水流流态、水流衔接。

8、下游河床及岸坡的冲刷等三、试验目的1、初步了解整体模型试验的基本理论及研究范围和内容。

2、初步掌握整体模型试验的基本方法及量测技术和技巧。

3、初步掌握试验资料整理、分析、评价及解决实际工程问题的能力4、结合具体试验、巩固和复习专业理论知识，增强动手和科研能力。

四、本试验要求和任务1、枢纽泄流能力2、下游岸边流速分布3、下游岸边水面线4、上下游水流流态5、要求整理分析试验成果，对工程布置作出评价，试提出改进措施。

6、写出试验报告。

五、工程概况洮河海甸峡水电站位于甘肃省临洮县，渭源县和康乐县三县交界的海甸峡进口处，电站总装机容量为25MW，水库设计洪水位为2002m，校核洪水位为2004.0m，总库容为2200万m3，最大坝高49m，坝顶高程为2005.0m，是一座以发电为主的III等中型水电站枢纽。

枢纽由溢流坝、泄冲闸和挡水坝、引水发电隧洞、电站厂房等建筑物组成，工程布置特性见表1。

溢流坝布置为2×10m的表孔，堰顶高程为1995m，溢流坝堰顶上游头部为双圆弧曲线，下游堰面为WES改型曲线，下游消能形式为底流消能，消力池长70m，宽23m，池深5.2m，底板高程为1971.8m，尾坎高程为1977m，消力池下游为砼四面体护坦，长45m，护坦高程为1977.0m。

水工与河工模型试验课程设计一、背景水工与河工是水利工程专业必修课程之一，其主要目的是让学生了解水流在不同情况下的特性和运动规律，掌握水利工程的基本知识和实践技能。

在学习水工与河工课程时，模型试验是必不可少的一部分，通过模型试验可以更好地理解水利工程的现象和规律。

二、模型试验的作用•理论与实践相结合模型试验是将理论知识与实践操作结合起来的重要方式，在试验过程中，学生能够深入理解理论知识，并且通过实践操作，更好地掌握相关技能，并且加深对理论知识的记忆。

•提高学生的动手实践能力水工与河工课程中需要涉及到很多实际问题，在进行模型试验时，需要学生自行设计实验方案、制作试验装置、搜集相关资料和数据，并进行资料分析和处理，这些都是能够极大地提高学生动手实践能力的过程。

•促进学生团队合作进行模型试验需要学生之间进行团队合作，相互配合，分工合作，达到共同完成实验的目的，这有助于培养学生的团队意识与合作精神。

•对未来研究提供基础模型试验是一个基础性的研究方法，通过模型试验，可以为未来的深入研究提供基础，在研究前需要进行模型试验，对相关问题进行探究和验证，为后续的研究打下基础。

三、课程设计方案1. 实验背景本次课程设计旨在让学生理解水工与河工课程中涉及到的相关现象和规律，通过模型试验，让学生掌握理论知识和实际操作能力。

2. 实验目的•通过实验了解流体力学观测技术；•学习使用实验仪器设备；•了解水流的特性，如流量、速度、压力等；•掌握常见的水工与河工模型试验方法。

3. 实验内容本次模型试验主要是以单孔水闸为研究对象，通过实验让学生掌握流体力学观测技术，实验内容包括：•制作单孔水闸模型装置；•测量水流量、速度和压力等参数；•分析实验数据；•撰写实验报告。

4. 实验步骤步骤一：制作单孔水闸模型装置具体实验步骤如下：1.根据实验要求，制作符合相关要求的单孔水闸模型装置；2.完成水闸连接管道和水泵等设备的设置；3.准备好着手处理数据所需的电路设备并进行连接；4.领取实验所需的相关材料和装备，并将其准备好。

水工模型试验测量技术综述摘要:水工模型试验是解决工程实际问题，为理论研究和工程设计提供依据的重要手段。

基础数据的准确度与精确度直接关系到试验成果的质量，因此试验中的测量技术非常关键。

流速、流量、水位、压力、地形、泥沙含量等是模型试验中测量的主要数据，本文主要介绍了模型试验中这些数据的测量技术及存在的问题。

关键字:水工模型试验测量方法发展现状问题分析引言水工模型试验是根据相似原理，按照一定的相似比将需要研究的对象，如河流、水工建筑物等按一定比例缩小后，在缩小的模型中复演与原型相似的水流，进行水工建筑物各种水力学问题研究的实验技术，旨在定性或定量的揭示其运动规律或水力学特性，为理论研究和工程设计等提供依据。

自1870年弗劳德(Froude)首先按水流相似准则进行了船舶模型试验以来，随着水利事业的发展，水工模型试验水平在很大程度上有了提高，在理论设计、模型制作、试验测量、数据处理等方面都有了创新突破和发展。

模型试验中的数据测量对试验结果的质量起着至关重要的作用，数据的精确度和准确度直接关系到科研成果的质量。

在水工模型试验中主要需要控制和测量的参数有流速、流量、水位、压力、地形、泥沙等，测量仪器的精度、范围、性能等决定着测量结果的准确性，因而优良的测量技术是模型试验的前提和保障。

近年来随着激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术的发展，模型试验测量技术有了较快的发展，但尚存在一些问题有待进一步研究，本文主要论述模型试验测量技术的发展及现在存在的一些问题。

1.发展现状1.1流速测量技术流体的流速是流场最基本的物理量之一，对流体流动特性的认识很大程度上取决于流场的获得，而大多数描述流场的物理量都直接或间接与流速有关，如环量、涡量、流函数、流速势函数等等。

在模型试验中流速的测量非常重要，随着技术的创新突破，流速的测量技术取得了较快的发展，从单点流速测量发展到多点测量，从单向到多向、从稳态向瞬态发展，从毕托管、旋浆流速仪、热线/热膜流速仪、电磁流速仪、超声波多普勒流速仪（ADV）、激光多普勒流速仪（LDV）、粒子图像测速仪（PIV）发展到VDMS法[1-3]。

水工预应力闸墩结构模型试验资料华北水利水电学院目录1 概述 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 基本资料 (1)1.3 模型试验研究的目的和任务 (2)2 模型设计 (5)2.1 模型设计的基本理论 (5)2.1.1 模型设计的基本理论 (5)2.1.2 模型试验的相似条件 (8)2.2 结构模型试验相似常数的确定 (8)2.3 模型的简化 (9)2.4 模型结构详图 (10)3 模型材料试验研究 (10)3.1 模型混凝土配合比试验研究 (10)3.1.1 模型混凝土最大骨料粒径的确定 (11)3.1.2 模型试验材料的选择 (12)3.1.3 试验仪器和试验方法 (12)3.1.4 模型混凝土力学性能研究 (13)3.1.5 模型混凝土力学性能测试结果 (13)3.2 模型钢筋的选择及布置 (15)3.2.1 模型构造钢筋的选择及布置 (15)3.2.2 模型预应力钢筋的选择及布置 (17)4 加载系统及加载流程 (19)4.1 加载系统 (19)4.1.1 预应力加载 (19)4.1.2 水压力的模拟 (20)4.1.3 自重荷载的施加 (22)4.2 试验的加载流程 (22)4.2.1 加载前的准备工作 (22)4.2.2 加载顺序 (23)5 测试系统 (25)5.1 电阻应变片的布片方式 (25)5.1.1电阻应变片的布片位置 (25)5.1.2电阻应变片的类型 (26)5.1.3电阻应变片的布置方法 (26)5.1.4电阻应变片的布片数量 (27)5.2 测试仪器 (27)6 试验结果的整理和分析 (28)6.1 应力的计算方法 (28)6.1.1 变形模量的取值 (28)6.1.2 混凝土泊松比的取值 (29)6.1.3 剪切模量 (29)6.1.4 模型应力的计算方法 (29)6.2 模型试验工况 (30)6.3 附加应变处理方法 (30)6.3.1 自重应力产生的附加应变的处理方法 (30)6.3.2 预应力产生的附加应变的处理方法 (31)6.4 施工期的试验结果及分析 (31)6.5 双侧关门荷载作用下的试验结果及分析 (32)6.6 一侧开门、一侧关门荷载作用下的试验结果及分析 (32)6.7结构破坏试验和超载能力的确定 (46)7 模型试验结果与有限元计算结果的对比分析 (47)7.1 原形计算模型与试验模型的差异 (47)7.2 计算结果与试验结果的简单对比分析 (47)7.2.1 施工期荷载作用下闸墩颈部表面的结果对比 (47)7.2.2 施工期荷载作用下闸墩锚块的结果对比 (48)7.2.3 双侧关门(工况一)荷载作用下闸墩颈部表面结果对比 (48)7.2.4 双侧关门(工况一)荷载作用下闸墩锚块结果对比 (49)7.2.5 一侧关门、一侧开门（工况二）荷载作用下闸墩颈部表面结果对比 (49)7.2.6 一侧关门、一侧开门（工况二）荷载作用下闸墩锚块结果对比 (49)7.2.7 小结 (49)8 结论与建议 (51)8.1 本次模型试验的特点 (51)8.2 结论 (51)8.3几点建议 (53)1 概述1.1 工程概况某抽水蓄能电站，位于辽宁省宽甸满族自治县境内，距丹东市约60km,该电站是我国东北拟建中的第一座大型抽水蓄能电站，总装机容量为1200MW，单机容量为300MW，共4台机组。

本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==水工模型实验报告篇一：某水利水电工程水工模型试验报告目录1. 概述 .................................................................. .. (1)1.1 工程简况 .................................................................. .. (1)1.2 试验资料 .................................................................. .. (1)1.3 试验目的及研究内容 .................................................................. (2)2 模型试验设计和制作 .................................................................. .. (5)2.1 模型试验主要依据 .................................................................. . (5)2.2 模型要求 .................................................................. .. (5)2.3 模型量测仪器及设备 .................................................................. (6)3. 设计方案试验成果 .................................................................. .. (7)3.1 泄流能力 .................................................................. .. (9)3.1.1 泄洪放空洞泄流能力................................................................... .. (9)3.1.2 溢洪道泄流能力................................................................... .. (11)3.2 泄洪放空洞水力特性简述 .................................................................. .. (13)3.3 溢洪道水力特性简述 .................................................................. . (13)4. 优化方案I ................................................................... . (14)4.1 体形优化 .................................................................. (14)4.1.1 泄洪放空洞体形优化................................................................... (14)4.1.2 溢洪道体形优化................................................................... .. (21)4.2 泄流能力 .................................................................. (24)4.2.1 泄洪放空洞泄流能力................................................................... (24)4.2.2 溢洪道泄流能力................................................................... .. (26)4.3 泄洪放空洞洞身水力特性 .................................................................. .. (28)4.3.1 水流流态................................................................... .. (28)4.3.2 水深、流速及洞顶余幅................................................................... .. (29)4.3.3 压力及水流空化数................................................................... . (32)4.3.4 掺气空腔特性................................................................... (37)4.4 溢洪道沿程水力特性 .................................................................. . (38)4.4.1 水流流态................................................................... .. (38)4.4.2 水深及流速................................................................... . (39)4.4.3 压力及水流空化数................................................................... . (48)4.5 水舌特征及下游河道水力特性 .................................................................. (54)4.5.1 流态................................................................... . (54)4.5.2 出口水舌特性................................................................... (56)4.5.3 下游岸边流速................................................................... (59)4.5.4 下游岸边水面线................................................................... .. (63)4.5.5 下游河道冲刷................................................................... (70)5. 初设阶段推荐方案 ................................................................错误！未定义书签。

水工模型试验报告1水工模型试验的作用与分类1.1作用水流运动是一种非常复杂的自然现象，对各种作用力存在的情况和它们发展的规律，至今还没有得到很好的掌握。

设计水利工程时不是用数学分析的方法，就是应用经验公式。

这两种方法都有一定的局限性。

事实上，天然河道中水工建筑物的边界条件各不相同，而且非常复杂，须经过水工模型试验的分析研究，方可切合实际；还可以进一步提高理论，指导实践。

因此，可以说水工模型试验是流体力学理论和实际水利工程中间的媒介，起到非常重要的作用，一直受到水利工程界的重视。

1.2分类由于试验研究任务不同，采用不同类型的模型，以满足不同的需要。

当研究河道中水利枢纽的总体布置时，就需要将所研究的河段和水工建筑物，按一定的比例缩制成模型进行试验，这就叫整体模型。

至于二元问题，如确定溢流坝面的压力分布，水流情况和冲刷消能等，一般截取一段制成模型，安装在玻璃水槽中进行观测，称为断面模型。

还有一些水工建筑物两边对称，水流情况也对称，可以研究一边来代替整体，这时可以采用半整体模型。

进行一般试验时，只要将原体的三个尺寸按照同一比例缩制，这种模型叫作正态模型。

但有时因为受各种条件的限制，粗糙度或水流流态等与原体不相似时，就采用竖直和水平方向长度缩尺不同的模型，即为变态模型。

河工模型经常采用这种类型。

按照试验研究任务和性质分，有水工建筑物、河道、热扩散、排污口、溃坝、滑坡、泥石流、潮汐、泥沙以及波浪模型等。

2、水工模型试验理论2.1层流根据模型设计的相关原理，可以推导出以下公式：()：边界上的压力差比几何相似比尺；时间：流量：流速：p l p t l p Q lp v ∆-∆∆∆===αααααααααα:132.2阻力平方区的紊流运动 ()几何相似比尺时间：流量：流速：:215221l t l Q lv ααααααα=== 2.3重力作用为主的流体运动当流体的特性主要决定于重力作用，粘滞力的作用可忽略时该运动也就是在阻力平方区的紊流，这时阻力与速度的平方成比例，而雷诺数已超过一定界限，其变化没有影响。

水工预应力闸墩结构模型试验资料华北水利水电学院目录1概述................................................ 错误!未指定书签。

1。

1工程概况...................................... 错误!未指定书签。

1。

2基本资料...................................... 错误!未指定书签。

1.3模型试验研究的目的和任务....................... 错误!未指定书签。

2模型设计............................................ 错误!未指定书签。

2.1模型设计的基本理论............................. 错误!未指定书签。

2.1。

1模型设计的基本理论...................... 错误!未指定书签。

2.1。

2模型试验的相似条件...................... 错误!未指定书签。

2。

2结构模型试验相似常数的确定.................... 错误!未指定书签。

2.3模型的简化..................................... 错误!未指定书签。

2.4模型结构详图................................... 错误!未指定书签。

3模型材料试验研究.................................... 错误!未指定书签。

3.1模型混凝土配合比试验研究....................... 错误!未指定书签。

3。

1.1模型混凝土最大骨料粒径的确定............ 错误!未指定书签。

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1.2模型试验材料的选择...................... 错误!未指定书签。

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3试验仪器和试验方法..................... 错误!未指定书签。

（2011）水工建筑学模型实验指导书及报告水工建筑学实验?指导书及报告(水工、强化班08级)班级:学号:姓名:河海大学水电学院2011年5月实验一水工结构静力模型实验一、实验目的水工结构(静力)模型实验着重对重力坝坝段平面结构模型进行实验，使学生初步了解水工结构模型的方法及分类、模型相似原理、模型设计的基本原则、模型材料、模型加荷方法以及试验量测技术及成果整理等。

锻炼和培养学生解决工程实际问题的能力。

二、实验的任务与要求1(对结构模型试验在水工建筑物设计、分析中的作用和地位有明确的认识。

2(初步掌握结构模型试验相似理论、模型设计、制作、量测、数据处理分析等基本方法。

3(通过对策略坝坝段平面结构模型试验动手实践，加深对模型试验的全过程的了解，初步具有设计水工结构模型试验的能力。

三、模型系统组成及实验步骤1(模型材料及尺寸模型由石膏制成，石膏弹性模量为2500MPa。

模型尺寸见下图所示。

重力坝模型示意图12(加荷系统a)自重(预压)荷载采用机械拉力式加荷系统;包括拉力杆、测力计、摇把盘等组成;b)水荷载采用千斤顶加荷系统:包括油泵(加压)、分油器、压力表、高压油管、千斤顶、垫块等组成。

3(量测系统量测系统包括应变片、导线、静态应变仪等组成。

4(实验步骤按照上述实验内容，其具体步骤见框图。

实验准备检查模型状态及测试仪器安装、调零预压加载初应变检测仪器调零实验加载(模拟自重和静水压力)荷载应变检测打印试验结束 -成果后处理2四(实验成果及计算分析1(简述什么是水工结构模型实验,地质力学模型试验有哪些特点,2(重力坝断面模型1重力坝断面模型如下图所示，模型用石膏制成，模型坝基面高程?0.00m，坝顶高程?0.65m，三角形顶点高程?0.65m，上游面坝坡为1:0.00，下游面坝坡为1:0.70，坝底宽3度0.455m，坝顶宽度0.07m，坝厚0.20m。

模型的坝体弹性模量，泊松EMPa,，2.510m比;模型的几何相似常数，弹性模量相似常数，坝基C,130~170C,7~13,,0.2lE 按弹性地基处理。

水工(常规)模型试验规程一、水工(常规)模型试验规程概述近几年来，随着水工(常规)模型试验规程建设不断增加，给水工(常规)模型试验规程的经济发展带来了前所未有的机遇，水工(常规)模型试验规程投资越显重要。

伴随着水工(常规)模型试验规程数量增加和扩大，水工(常规)模型试验规程中存在的问题也日显突出，严重影响了水工(常规)模型试验规程正确的投资和发展，水工(常规)模型试验规程是否正确，直接决定了水工(常规)模型试验规程的经济效益。

（一）水工(常规)模型试验规程基本概念水工(常规)模型试验规程是选择和决定水工(常规)模型试验规程投资行动方案的过程，是对拟建水工(常规)模型试验规程的必要性和可行性进行技术经济论证，对不同水工(常规)模型试验规程方案进行技术经济比较选择及做出判断和决定的过程。

水工(常规)模型试验规程必在充分占有信息和经验的基础上，根据现实条件，借助于科学的理论和方法，从若干备选投资方案中，选择一个满意合理的方案而进行的分析判断工作。

对一个水工(常规)模型试验规程的科学决策，除进行宏观投资环境分析和微观水工(常规)模型试验规程经济评价分析外，还要专门分析水工(常规)模型试验规程风险，运用系统分析原理，综合考虑每个方案的优劣，最后做出决定。

而且，水工(常规)模型试验规程决策，是服务服从于总体经营战略的要求，和水工(常规)模型试验规程的技术开发战略、产品开发战略、市场营销战略以及人力资源战略密切相关。

水工(常规)模型试验规程的质量影响因素较多，主要取决于决策信息、正确的决策原则、科学的决策程序和优秀的决策者素质。

选择水工(常规)模型试验规程的主要依据是水工(常规)模型试验规程的可行性研究报告。

水工(常规)模型试验规程的可行性研究不仅是水工(常规)模型试验规程本身的一个工作环节，也是做出正确水工(常规)模型试验规程、进行水工(常规)模型试验规程设计和筹措资金的重要依据。

可行性研究工作，就是对水工(常规)模型试验规程进行研究、分析、论证和评价，以确定水工(常规)模型试验规程是否符合技术先进、经济合理、实施可行要求的一系列活动，通过对水工(常规)模型试验规程收益和风险的测算分析，判断投资和资金回收的安全性。