河工动床模型试验的含沙量比尺

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水工相似理论之泥沙模型设计

作业2 - 泥沙模型设计1工程概况某河道总长13km，现拟对长6km的中间河段进行治理，治理段起点上游河段长5.5km，治理段终点以下长1.5km。

河道断面宽约450m，河床比降在0.6～1.0‰之间，两岸为混凝土护坡堤坝。

河床质泥沙基本均匀，泥沙粒径约0.26mm。

按1965～1984年水沙系列统计，最大洪峰流量1950m3/s（1967年），多年平均流量13.7m3/s，最大含沙量555.7kg/m3，多年平均含沙量15.6kg/m3，多年平均悬移质沙输沙量为673万t，悬移质泥沙中值粒径为0.0298mm，泥沙级配如表1。

表1 原型悬移质泥沙级配2 实验目的在已确定的水库运行方式和入库水沙特性条件下，利用全沙模型研究电站下库泥沙淤积的发展规律；淤积泥沙对电站进出水口的影响和过机泥沙颗粒级配；以及在河床淤积情况下，不同频率洪水水库回水对两岸的影响。

3模型设计3.1 模型几何比尺全沙模型多为变态模型，几何比尺除考虑试验内容及实验场地条件外，还应考虑水流的相似条件、模型沙的材料及泥沙比尺等综合因素，经试算调整后方能确定。

模型几何比尺的确定应首先考虑以下几个方面：（1）模型变率不宜过大设水平比尺λl、垂直比尺λH，则变率i=λl/λH，因λH≠λl≠1，模型中流速分布会有一定程度的歪曲，为使模型试验结果尽可能接近真实，应使i<5，若条件允许变率应尽量小些。

（2）模型最小水深不宜过小为避免水流面张力的影响，模型最小水深应大于2～3cm。

（3）模型水流运动与原型处同一流区或流态这虽属水流相似问题，但几何比尺的确定应首先考虑这一问题。

原型水流运动多属紊流阻力平方区。

因而，几何比尺的确定应保证模型水流运动仍属紊流阻力平方区。

（4）结合泥沙设计统筹确定模型几何比尺根据所选模型沙设计泥沙，检验其合理性，并对模型几何比尺进行调整。

基于以上考虑，选定模型比尺为λl ＝200、λH ＝50，变率i ＝4。

3.2 模型水流要素比尺为保证水流运动相似需同时满足重力和阻力相似，则：流速比尺 07.72/1==H V λλ流量比尺70710==V H L Q λλλλ 时间比尺3.28/==V L t λλλ糙率比尺96.0/2/13/2==L H n λλλ水面比降比尺4/1/==L H j λλλ 3.3 悬移质泥沙设计 3.3.1 模型沙的选择确定适宜容重的模型沙，是全沙模型设计及试验的关键，它与众多相似比尺相互联系，通常需经试设计并比较后方能选定。

临汾市城区汾河段蓄水工程物理模型的设计方法

问题，产生不可忽视的缩尺效应，接影响试验成果的可靠直
性，因此需采取变态模型进行试验研究，Ａ－０即变率ｅ取ｎ６，＝
Ａ／Ｈ３相应其他有关物理量的比尺为：ＬＡ＝，
流速比尺Ａ＝Ｈ” ．５Ａ７７
ｍ／，全河道过水能力按原标准５３ｓ０年一遇洪水标准设计，洪
沙。清徐精煤比重。１，．天然沙的比重：．５因而：＝４２，６
比重比尺Ａ／＝．／．１８＝ｙ２６１５４＝．９
试验结果表明上述设计是可行的，模型中的水流平顺、稳定，河床冲淤基本平衡，该工程整治后，不但不会影响河道过流能力，而会使其过流能力增大。通过试验可以看出河道反进出口体型设计合理，泄洪时水流均比较平顺，没有出现回流和折冲现象，也无严重的水流集中和波动。从冲淤地形看，在橡胶坝及中隔墙上、下游的头部冲刷比较严重，应采取必要
∞ 舳 ∞ ∞ 加０
临汾市城区汾河段蓄水工程物理模型的设计方法
赵晋侯佩瑾
（山西省水利水电科学研究院太原０００）３０２摘要：绍临汾市城区汾河段闸坝蓄水工程河道动床模型试验设计方法，究了变态动床介研
应该采用同一种模型沙，选择一种既符合悬沙运动相似，又
符合床沙运动相似的材料做为模型沙。动床模型试验主要研究治理段河道行洪期河床变化，首先应保证河床冲淤变形故相似，要求满足床沙的起动相似、挟沙能力相似及泥沙粒径

东庄水库蓄清排浑运用对维持有效库容的作用

图 4 含沙量沿程变化（第 30 年汛期） Fig. 4 Longitudinal change of sediment concentration in the 30th flood season
表 2 给出了系列年试验年均入、出库流量、含沙量及排沙比过程。可以看出，水库的排沙与入库流量、入库含沙量和出库流量有关，一般情况下，当入库、出库流量大，入库含沙量小时水库发生冲刷，水库排沙比随入库含沙量的减小而增大；当入库、出库流量小、入库含沙量大时，水库则明显发生淤积，水库排沙比随入库含沙量的增大而减小。
需要说明的是，在设计单位提供的试验水沙系列中，部分入库流量很小，模型试验实施有一定困难，经与设计单位协商，在保证入库水沙量平衡的条件下，对较小的入库流量进行概化。
沙选用郑州热电厂粉煤灰。模型试验平面布置见图 2。
利用位于东庄水库上游且来水来沙条件与之相近的巴家嘴水库进行率定试验。其结果与巴家嘴水库洪水期的排沙过程基本一致［4 ］。
3 试验条件
3. 1 初始地形系列年试验初始地形为设计单位提供的水库拦沙期结束后的地形，库区淤积量为 5. 47 亿 m3 。
图 3 东庄水库系列年入库水沙过程 Fig. 3 Incoming flow and sediment processes
3. 3 水库运用方式根据设计的水库运用原则，当水库拦沙期结束后，为长期保持水库的有效库容，水库基本上采用

防洪影响评价报告编制导则-1

防洪影响评价报告编制导则-1河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)2004.9.6水利部办公厅文件办建管[2004]109号关于印发《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行)的通知各流域机构，各省(自治区、直辖市)水利(水务)厅(局)，各计划单列市水利(水务)局，新疆生产建设兵团水利局，各有关单位:为加强河道管理范围内建设项目审查，规范河道管理范围内建设项目防洪评价报告的编制工作，根据原国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》(水政[1992]7号)，部组织制订了《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行)，现印发给你们，请遵照执行，并将在执行中发现的问题及时反馈部建设与管理司。

附件:河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)中华人民共和国水利部办公厅二零零四年七月二十八日1河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)1 总则1.1 依据国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》(水政[1992]7号)，对于河道管理范围内建设项目(下简称建设项目)，应进行防洪评价，编制防洪评价报告。

为适应防洪评价报告编制工作的需要，规范编制方法，保证编制质量，特制订本导则。

1.2 本导则适用于全国河道管理范围内大、中型及对防洪有较大影响的小型建设项目防洪评价报告的编制工作。

1.3 防洪评价报告应在建设项目建议书或预可行性研究报告审查批准后、可行性研究报告审查批准前由建设单位委托具有相应资质的编制单位进行编制。

1.4评价报告内容应能满足《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》审查内容的要求，应包括以下主要内容:1 概述2 基本情况3 河道演变4 防洪评价计算5 防洪综合评价6 防治与补救措施1.5 防洪评价报告中的各项基础资料应使用最新数据，并具有可靠性、合理性和一致性，水文资料要经相关水文部门认可。

建设项目所在地区缺乏基础资料时，建设单位应根据防洪评价需要，委托具有相应资质的勘测、水文等部门进行基础资料的测量和收集。

港航工程模型试验

由于几何相似应得到保证，故有如下长度比尺的关系式：
港航工程模型试验
•第一节概述
• 二、三维紊动水流运动相似的基本条件
由式（3-1）进行相似交换，即对原型和模型而言，均应服从这一普遍的连续性方程，甚易求得：
（3-3）
考虑脉动流速的连续方程为
（3-4）
用相同的相似转换办法可导得：
（3-5）
港航工程模型试验
（3-28）
• 上式表明，为了保证正态模型与原型的水流阻力相似，模型与原型的阻力系数f或谢才系数C应该相等（必须保证）。该相似条件，是从三维紊动水流的一般微分方程式及河床边界条件导出的。 •
港航工程模型试验
•第二节正态定床河工模型
一、正态定床河工模型的相似条件若从一维或二维紊流的微分方程式同样可以导出这些比尺关系，只是其涵义略有差别。如对于—维非恒定流的微分方程有：连续性方程：
• 二、三维紊动水流运动相似的基本条件
Re——雷诺数
•（3-10）
原体与模型惯性力之比等于粘滞力之比，因此又可称为内摩擦力相似准则。
由于天然河道水流一般均为紊流，而紊流中粘滞力的作用比较小，因此这个相似律在河工模型中一般并不要求严格满足。事实上，这个相似律也无法严格满足。
港航工程模型试验
•第一节概述
港航工程模型试验
2020/11/20
港航工程模型试验
•第一节概述
•一、河工模型的分类
1 研究意义
天然或人工建筑物干扰下的河道水流结构和河床演变过程是极其复杂的，
河床在自然状态下的冲淤演变必须预报。这种预报不仅要定性，而且要定量。预报河道在水沙及边界条件作用下的再造床过程。（澜沧江例？）

芦家河河段全沙动床模型模型沙的选择

面向二十一世纪的泥沙研究成都 2000330芦家河河段全沙动床模型模型沙的选择1陈立崔承章谢葆玲（武汉水利电力大学武汉 430072）摘要芦家河河段为卵石夹沙河床，河床组成包括卵石推移质、沙质推移质及床沙质，因此在进行全沙动床模型的设计时必须模拟推移质及悬移质泥沙。

模型沙的选择应该同时考虑沉降相似、起动相似。

芦家河河段床沙质粒径范围为0.05mm~0.5mm ，满足沉降相似和起动相似的模型沙只能选塑料沙；原型卵石的粒径范围为10mm~200mm ，满足起动相似、并且能够与床沙质模型沙粒径衔接的模型沙则须选择山西煤或者株洲煤。

即悬移质泥沙与推移质泥沙只能用两种模型沙。

关键词卵石推移质沙质推移质沉降相似起动相似选沙动床模型1 芦家河河段河床组成特征芦家河河段位于三峡下游120km 、葛洲坝水利枢纽下游约80km 处，属于低山丘陵区河流向平原型河流转化的过渡型河段。

芦家河河段床面主要由沙、卵石组成，是典型的卵石夹沙河床。

芦家河河段床面沙质淤积物的中值粒径范围在0.14mm~0.52mm 之间，0.1mm 以上的颗粒应占全部沙重的90%以上，来自悬移质中的床沙质和沙质推移质。

统计资料分析表明：宜昌水文断面的多年平均输沙量为5.26亿吨，其中d >0.1mm 的泥沙含量占12.1%，即6300万吨；而通过宜昌水文断面的沙质推移质至90年代每年仅有100万吨左右，沙质推移质泥沙中90%以上为0.1~0.5mm 的沙质，即沙质推移质泥沙仅相当于悬移质相同粒径泥沙输沙量的不到2%。

卵石层的中值粒径d 50变化范围为24mm~62mm [1]。

2 相似比尺的确定如上所述，芦家河河段来沙不仅有悬移质，而且有推移质；不仅有沙质推移质，而且有卵石推移质；不仅同时存在着推移质、悬移质的泥沙运动，而且存在着推移质与悬移质泥沙之间的交换。

因此所选的模型沙应该满足悬移运动和推移运动相似，即满足沉降、起动相似。

河流动力学作业参考答案[1]

Dmg
exp( 1 100
n
ln Di
i 1
pi )
注：关于级配曲线的定义错的比较多，并不是以粒径的对数或是负对数为横坐标，也不是按几何级数变化的粒径尺度为分级标准……只要跟上述表达的意思一致都为正确答案。
2.6 某海滩的沙粒粒度范围是 1.4 3.6 ，试给出以毫米为单位的颗粒粒径范围

Sw

1
(1
(1
s
S
)Sw

； S（重量p）pm

106 s ) 106

S
m

106
/ cm3
Ws W
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力通根保1据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资0配不料置仅试技可卷术以要是解求指决，机吊对组顶电在层气进配设行置备继不进电规行保范空护高载高中与中资带资料负料试荷试卷下卷问高总题中体2资2配，料置而试时且卷，可调需保控要障试在各验最类；大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，卷.编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线，高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试，高方要中案求资，技料编术试写5交、卷重底电保要。气护设管设装备线备置4高敷、调动中设电试作资技气高，料术课中并3试、中件资且卷管包中料拒试路含调试绝验敷线试卷动方设槽技作案技、术，以术管来及架避系等免统多不启项必动方要方式高案，中；为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中，料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工，置作合调并理试且利技进用术行管，过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指：灵导在活。分。对线对于盒于调处差试，动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术，调问应试题采技，用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一，隔变需开压要处器在理组事；在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资，障料强时、电，设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料，料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与，采相要用关进高技行中术检资资查料料和试，检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

变态动床泥沙模型紊动相似和阻力相似研究

原型值式是确定悬沙的比重和粒径的基本条件在直观上悬沙动水沉速还需要满足水流运动相似即满足重力相似准则
收稿日期作者简介王学功
男教授级高工从事水力学和泥沙模型试验及研究
?
式中
? 是模型纵向变态率和分别是纵向和水深尺度
式是悬沙沉速的运动学相似准则这方面亦无分歧
但是在构造悬沙悬浮相似即紊动相似准则时存在着理论和结果的差异
根据式
?
?则
根据式式以及式为了简化取
则式中的
代入式并考虑到式得到
?
?
根据比尺的同一性以及
? 最后得到含沙量比尺为
? ?
式中指数可按表选用表是根据有限的资料对式的检验及比较其中模型沙均按式和式设计式和是国内泥沙模型常用的其导出根据维里卡诺夫挟沙力公式
?
王学功水沙两相流沙相紊动应力和垂线含沙量分布
尺在动床阻力相似方面研究了床沙可动性河型及床面层流态相似条件提出床面阻力系数修正比尺修
正相对水深影响
关键词泥沙河流模型动床相似性含沙量比尺
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设计一个变态动床泥沙模型需要根据相似原理及实际条件确定下列五个项目模型流体几何比尺流速比尺模型沙以及含沙量比尺这里只讨论水流模型河流泥沙运动是两相势流问题模型一般按重力相似准则设计阻力相似是必须满足的边界条件其中涉及模型纵向和横向变态率水沙两相之间的相互作用主要表现为相间阻力和泥沙紊动力前者使泥沙产生滞后运动是泥沙的界面阻力与含沙量和粒径有关所以可以根据相间阻力相似确定含沙量比尺后者是挟沙能力因为重力相似并不一定满足紊动力相似所以需要研究模型悬移质泥沙紊动相似的约束条件其中涉及模型纵向变态率由此可见余下四项需要根据重力动床边界阻力相间阻力三个相似准则以及紊动相似的约束条件共同确定本文研究目的在于促进河流泥沙模型试验走向定量价值

河工模型试验PPT课件

第3章河工模型试验
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1
第3章河工模型试验
3.1 正态定床河工模型 3.2 变态定床河工模型 3.3 动床河工模型 3.4 推移质动床河工模型 3.5 悬移质动床河工模型
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2
3.1 正态定床河工模型
相似条件
➢ 满足重力相似
流速比尺：
u
1/ l
2
流量比尺： Q
5/ l
2
时间比尺：
变态。综合考虑后选定变率为5，即取 h 100
3、按惯性力重力比相似要求：
u
1/2 h
10
4、按阻力重力比相似要求：
n
2/3 h
1 2 l
0.96
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变态模型设计实例
本河段枯水期的原型糙率为0.0204~0.0329，中洪水期的原型糙率为0.0206~ 0.0255，要求模型糙率为：
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16
变态模型设计实例
试验研究的内容
某平原河流浅滩段航槽不稳，水深不足。按航运要求应使现有最小航深再提高0.6m，决定采用整治措施，整治方案是：固定上游右岸边滩，并在过渡段两侧压缩和导引水流扩大固定缺口，以增加航深。
精品课件
17
变态模型设计实例
试验方案及模型布置
1、采用定床模型，修建工程后河床可能发生的冲淤变化可由流速、流向、单宽流量分布、流态以及水面比降的变化情况进行推论。
张有龄公式：n0.0166d16 天科所公式：n0.0133d16
密排加糙后模型有效水深与实际水深的关系为：
hh (0 .2~0 .3 )d
颗粒有间距排列加糙（梅花加糙）——须做预备试验
精品课件
4
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推移质动床模型粒径比尺计算式选择

推移质动床模型粒径比尺计算式选择
张小峰
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】1997(028)002
【摘要】描述泥沙起动的方法可分为以起滚流速为参数和以起动拖曳力为参数两大类，由这两类方法推导得到的模型沙粒径比尺计算式是不一样的，实际应用时，如何选取粒径比尺计算式是民须回答的问题。

首先根据两种粒径比尺计算的推导过程，弄清了各自成立的物理条件，依照变态模型水流惯性力相似和阻力相似的应满足，用动床模型中阻力相似须由模型沙自身糙度满足条件，推导得到模型变率值与模型沙特性之间的关系式，最后指出：泥沙地起拖曳力公
【总页数】3页(P10-12)
【作者】张小峰
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TV142.1
【相关文献】
1.悬移质动床模型试验含沙量比尺计算方法研究 [J], 张羽;李想;吴腾;洪建
2.重庆九龙坡港区二期工程推移质动床模型试验研究 [J], 周华君;吴宋仁
3.动床模型粒径比尺的确定方法 [J], 乐培九;刘万利
4.波、流共同作用下浑水动床整体模型的比尺设计及模型沙选择 [J], 徐啸
5.推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究 [J], 刘怀汉;李文全
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