流体力学创新实验(终稿)

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1、实验项目名称：溢洪道流速流态分布测量实验　　　　实验类型：自主创新实验姓名及学号:方平3110103076其他小组成员:钱晨辉王坤王婕支颖指导教师:章军军老师实验地点：安中实验大厅时间：2013.12.21溢洪道流速流态分布测量实验一、实验背景本工程下水库库区面积较大，蓄洪能力较强，而天然洪水相对较小，2000年一遇洪水24h洪量仅387万m3，经过调洪演算分析，水库可利用蓄洪能力较强的特点，选择操作简便、安全的开敞式溢洪道作为水库主要泄洪设施。　　下水库溢洪道布置在右岸，采用岸边开敞式，堰顶高程同正常蓄水位，自由溢流。溢洪道由进水渠、溢流堰、泄槽、挑流鼻坎及出水渠等组成。溢洪道的泄槽轴线与

2、坝轴线成82.46°夹角，溢洪道全长约268.75m。　　进水渠底板高程79.00m，长41.05m，底宽为6m，进水渠轴线由10.55m长的直线段、20.5m长圆弧段、5m长的渐变段和5m长的直线段组成，圆弧半径为24m，进水渠采用梯形断面，两侧边坡开挖坡比为1:0.5。渐变段以前渠底及两侧设30cm厚混凝土衬砌。　　控制段堰顶宽度6m，堰顶高程81.00m，堰顶下游堰面采用WES幂曲线，曲线方程y=0.2898x1.85，堰面曲线与反弧段相连，反弧半径5.0m，反弧末端高程78.58m。堰面曲线原点上游由椭圆曲线组成，并与堰上游面相切。溢流堰与两侧闸墩作为一个整体结构，闸墩顶高程与坝顶高

3、程相同，挡墙顶部设交通桥，桥宽8m。　　溢洪道泄槽纵坡1:7.85，泄槽横断面采用矩形断面，两侧开挖边坡坡比为1:0.5，泄槽边墙为衡重式挡墙。泄槽底宽6m，混凝土底板厚50cm，底板基础设置锚筋及排水系统。泄槽段衡重式边墙高度为2.5m，边墙及底板每约15m长设置垂直缝，并设止水。泄槽中段有仙人洞断裂F9横穿，拟对其进行槽挖后回填混凝土处理。溢洪道采用挑流消能，挑流鼻坎长6m，连续挑坎坎顶高程58.49m，反弧半径5.0m，挑角25°。由于挑流鼻坎附近岩体为薄层状的瘤状泥质灰岩、页岩、泥质粉砂岩，物理力学性质较差，易风化，抗冲刷能力差，因此鼻坎后设长9m的平护坦，护坦混凝土衬砌厚0.5m，

4、之后设一预挖冲坑，采用宽浅式结构，前段部分坡比为1:3，斜坡及底部采用混凝土衬护，厚度为50cm，预挖冲坑顶高程为52.00m。预挖冲坑以1：4的坡比与天然河床相连，底部采用60cm厚干砌石护底并铺设土工布，出水渠长度约为58.60m。二、实验目的（1）、验证两种流量情况下溢洪道的泄流能力；　（2)、观测溢洪道各部位的流态；　（3）、分析各部分流速及流态，提出相应建议。-10-三、模型设计及实验装置根据试验目的和要求及溢洪道水工模型试验的具体情况，模型选用几何比尺：λl=30。以水工（专题）模型实验规程SL156-165-95及水工（常规）模型实验规程SL155-95为标准。开敞式溢洪道主要

5、受重力作用，选用佛汝德准则即重力相似准则设计，试验采用正态水工模型。　　模型试验布置：为保证试验目的和要求，模型范围为上游库区溢洪道进水口左右两侧约150米（包括坝段）和进水渠上游150米，下游冲坑上下游约200米。库区为定床模型，下游冲坑设为局部动床模型。流量由模型进水阀门控制。试验时9m高的平水塔经引水管道，经稳水墙，进入模型试验区，经试验模型系统后流向回水廊道。考虑到糙率相似和制作工艺，库区以混凝土抹面，溢洪道用机玻璃制作。流量测量用电磁流量计。试验完成后保留模型3个月以上，试验在模型在征得设计单位其同意后再拆除。观测仪器：超声波管道流量计，旋桨流速仪，针式毕托管流速测量仪，压差式测压

6、电测仪等。四、实验内容实验的主要内容为观测在设计和校核工况下溢流堰面、泄槽及挑流鼻坎段流速分布、水面线及水流流态。具体操作如下：①、实验前准备。启动模型装置，模拟水库蓄满水，检核各个部分是否正常运行，保证整个装置达到实验要求。②、调整进入库区的管道流量。用超声波管道流量计，测量管道流量，调整阀门，使流量达到设计流量或校核工况流量。③、测量进水渠流速。进水渠选取4个断面和堰顶断面（图在下文标出），每个断面取9个均匀分布点，用旋桨流速仪测流速大小及方向。④、测量泄洪口河床流速。沿流速方向每隔17cm取4个断面，每个断面取大约10个点，点与点间隔17cm，用旋桨流速仪测流速大小及方向。⑤、数据检核

7、。五、数据记录与处理（1）、原始数据整理①、溢洪道进水渠相关流速数据（模型）-10-进水渠相关流速原始数据记录表（单位：cm/s）序号流层左中右1上24.5227.8823.56中27.4029.8026.44下28.3627.8827.882上10.6030.2818.76中33.1628.3629.80下32.6831.2431.243上21.6425.4824.52中26.4428.8425.48下29