水力學(xué)模型試驗量測儀器及其精度要求、原始記錄及計算表、壩區(qū)航道水流運動、船閘輸水水力特性數(shù)值模擬基本方程

附錄A水力學(xué)模型試驗量測儀器及其精度要求表A水力學(xué)模型試驗量測儀器及其精度要求施測對象測試儀器精度要求注意事項模型鋼尺水準(zhǔn)儀經(jīng)緯儀全站儀水位及水面線水位測針測針零點高程的精度應(yīng)控制在±0.1mm自動跟蹤水位計率定曲線的偏差系數(shù)QUOTECv=σμQUOTECv=σμ，Cv=σ/μ，Cv不應(yīng)大于5％，其中，σ為均方差；波高儀流量量水堰板文丘里流量計電磁流量計、超聲波流量計安裝應(yīng)滿足4.4.5條第6款檢定流速畢托管旋槳流速儀(1)自檢率定，率定測點不應(yīng)少于15個，精度應(yīng)滿應(yīng)超過2％~3％；(2)每一測點記錄值不應(yīng)少于4~5次，每次采集時間不應(yīng)少于5s~10s；(3)斷面流速迭加計算，與實測流量比較，兩者誤差不應(yīng)超過5％激光流速速儀精度為±0.5％粒子圖像測速儀(PIV)精度為±0.1％三維多普勒流速儀(ADV)精度為±0.5％壓力測壓管(1)用水準(zhǔn)儀測定各測點及測壓板基準(zhǔn)高程；(2)在靜水中校驗測壓管液面與測點高程一致，誤差不應(yīng)超過0.5mm排體連通性壓力傳感器每次測試前應(yīng)進行自檢率的偏差系數(shù)CvCv不應(yīng)大于5％，每次測量的記錄時間不應(yīng)少于5s，以取得穩(wěn)定的平均值為準(zhǔn)過流面齊平，并應(yīng)定時監(jiān)測系統(tǒng)的溫度漂移大氣壓氣壓計精度為±1%應(yīng)按有關(guān)規(guī)定的技術(shù)要求安裝氣壓計，按規(guī)定的檢定周期送計量部門檢定水溫標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計精度為±0.2oC溫度計的敏感觸端應(yīng)保持在試驗水體內(nèi)，應(yīng)按規(guī)定的檢定周期送計量部門復(fù)檢真空度真空壓力表精度為±0.1kPa應(yīng)按有關(guān)規(guī)定的技術(shù)要求安裝真空壓力表，并按規(guī)定的檢定周期送計量部門復(fù)檢空化噪聲水聽器（一次儀器）頻響范圍為0.5~200kHz，測量精度為±1.5dB水聽器安裝時應(yīng)注意其信號接收的方向性；水聽器與其監(jiān)測部位之間不得有空氣阻隔噪聲頻譜分析儀精度為≥12bits，分析頻率范圍為1~160kHz風(fēng)速風(fēng)速儀精度為±0.01m/s拉壓力拉壓力傳感器精度為±0.01kg附錄B各項試驗原始記錄及計算表(樣式)表B–1水面線觀測記錄表試驗試驗組次模型比尺上游水位（m）上游測針讀數(shù)（cm）始終上游測針零點高程（m）下游水位（m）下游測針讀數(shù)（cm）始終下游測針零點高程（m）原型流量（m3/s）堰上測針讀數(shù)（cm）始終堰口測針讀數(shù)（cm）測尺基點高程（m）測點編號測點距離（m）零點距離（m）測點模型高程（m）測點水面高程（m）備注試驗者年月日計算者校核者表B–2水位流量觀測記錄表試驗試驗組次模型比尺開啟門號閘門開度（m）量水堰測針讀數(shù)（cm）原型流量（m3/s）上游水位測針讀數(shù)（cm）上游水位（m）下游水位測針讀數(shù)（cm）下游水位（m）備注試驗者年月日計算者校核者

表B–3堰流流量系數(shù)計算表試驗試驗組次模型比尺堰流公式寬度b=（m）=流量Q（m3/s）上游水頭H（m）下游水頭hs（m）行近流速水頭v2/2g（m）上游能頭Ho（m）Ho1.5淹沒度hs/Ho流量系數(shù)μ流態(tài)試驗者年月日計算者校核者表B–4孔流流量系數(shù)計算表試驗試驗組次模型比尺堰流公式寬度b=（m）=開啟門號閘門開度a（m）流量Q（m3/s）上游水頭H（m）下游水頭hs（m）行近流速水頭v2/2g（m）相對開度a/H淹沒度hs/Ho流量系數(shù)μ流態(tài)試驗者年月日計算者校核者

表B–5畢托管流速記錄表試驗測桿編號模型比尺原型流量（m3/s）量水堰測針讀數(shù)（cm）流速比尺斷面編號測線號水深測點位置（m）畢托管水柱高差（cm）原型流速（m/s）流向備注傾斜垂直h試驗者年月日計算者校核者表B–6旋槳流速儀流速記錄表試驗測桿編號模型比尺原型流速（m3/s）量水堰測針讀數(shù)（cm）流速比尺儀器編號K=C=測線號水深（m）測量位置采樣時間儀器讀數(shù)n（cm/s）Vm（cm/s）Vp（cm/s）流向備注1234（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）試驗者年月日計算者校核者

表B–7時均壓力記錄計算表試驗試驗組次模型比尺閘門開啟情形：模型（cm）原型（m）閘孔號碼上游水位（m）上游測針讀數(shù)（cm）測針零點高程（m）下游水位（m）下游測針讀數(shù)（cm）測針零點高程（m）原型流量（m3/s）量水堰測針讀數(shù)（cm）堰口測針讀數(shù)（cm）編號測壓孔高程（m）測壓管讀數(shù)（cm）測壓管水頭（m）壓力水頭（cm）備注+（壓）-（壓）測壓板零點高程（m）=試驗者年月日計算者校核者

表B–8泄洪霧化記錄及統(tǒng)計表表B-8.1工程泄洪霧化水工模型試驗霧化雨強量測記錄表（滴譜法）一、試驗基本信息標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)試驗日期年月日試驗時段時分至?xí)r分試驗工況模型比尺二、試驗條件上游測針讀數(shù)(cm)開始下游測針讀數(shù)(cm)開始結(jié)束結(jié)束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰測針讀數(shù)(cm)開始流量計讀數(shù)(L/s)開始結(jié)束結(jié)束原型流量(m3/s)測針零點高程原型值(m)上游下游量水堰三、霧化雨強滴譜紙面積(cm2)采用時長(s)測點位置備注四、雨滴譜統(tǒng)計雨滴直徑(d/mm)1234…30…雨滴個數(shù)五、試驗人員量測者記錄者統(tǒng)計者校核者

表B-8.2工程泄洪霧化水工模型試驗霧化雨強量測記錄表（重量法或體積法）一、試驗基本信息標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)試驗日期年月日試驗時段時分至?xí)r分試驗工況模型比尺二、試驗條件上游測針讀數(shù)(cm)開始下游測針讀數(shù)(cm)開始結(jié)束結(jié)束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰測針讀數(shù)(cm)開始流量計讀數(shù)(L/s)開始結(jié)束結(jié)束原型流量m3/s測針零點高程原型值(m)上游下游量水堰三、霧化雨強儀器名稱、型號、編號雨量計承接口面積(cm2)采用時長(s)降雨強度(cm)測點位置降雨量(mL)備注四、試驗人員量測者記錄者校核者表B-8.3工程泄洪霧化水工模型試驗霧化雨強統(tǒng)計表（試驗工況）測點編號測點位置采樣時長(s)降雨量(mL)霧化雨強(mm/h)備注123…表B-8.4工程泄洪霧化水工模型試驗泄洪風(fēng)場量測記錄表一、試驗基本信息標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)試驗日期年月日試驗時段時分至?xí)r分試驗工況模型比尺二、常規(guī)水力參數(shù)上游測針讀數(shù)(cm)開始下游測針讀數(shù)(cm)開始結(jié)束結(jié)束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰測針讀數(shù)(cm)開始流量計讀數(shù)(L/s)開始結(jié)束結(jié)束原型流量m3/s測針零點高程原型值(m)上游下游量水堰三、泄洪風(fēng)場儀器名稱、型號、編號泄洪風(fēng)場測點風(fēng)向采用時長(s)測點風(fēng)速(m/s)測點位置備注四、試驗人員量測者記錄者校核者表B-8.5工程泄洪霧化水工模型試驗泄洪風(fēng)場統(tǒng)計表（試驗工況）測點編號測點位置采樣時長s風(fēng)速m/s風(fēng)向備注123…

附錄C典型工程泄洪霧化雨強換算關(guān)系表C.1已建類似工程泄洪霧化雨強換算關(guān)系工程名稱壩型壩高(m)泄洪消能方式模型比尺模型特征流速(m/s)模型水流韋伯?dāng)?shù)We霧化雨強相似比尺修正系數(shù)KAK重力壩128寬尾墩+底流1:356.02.88×1050.7YT重力壩110寬尾墩＋戽流1:36_4.75×1050.51LKK重力壩119挑流（溢洪道）1:40_4.14×1051.6~2.00WJD重力壩165挑流1:35_2.74×1051.53~1.64XW拱壩294.5垗流（壩身）1:606.1~6.27.04×1051.53~1.74JPYJ拱壩305垗流（壩身）1:507.5~8.01.55×1061.71挑流（泄洪洞）1:506.86.34×1051.90~2.08注1：采用底流消能方式時K可取0.50～1.00，采用挑流消能方式時K可取1.50～2.10，如采用異型消能工或碰撞消能方式時K取較大值。注2：霧化雨強相似比尺修正系數(shù)K換算時，采用原型觀測和模型試驗相近的泄洪工況。

附錄D泄洪霧化水工模型試驗泄洪霧化參數(shù)量測儀器的要求表D.1泄洪霧化水工模型試驗泄洪霧化參數(shù)量測儀器的要求量測對象測試儀器量程和允許誤差霧化雨強滴譜紙0mm／h～5mm／h，允許誤差為±5％雨滴譜儀0mm／h～5mm／h，允許誤差為±5％常規(guī)雨量計5mm／h～240mm／h，允許誤差為±5％特制雨量計＞5mm／h，允許誤差為±5％適用于特殊量測要求，如大量程、多維度、降雨過程記錄、智能記錄采集等泄洪風(fēng)場風(fēng)速儀0.1m／s～10m／s，允許誤差為±5％量測風(fēng)速、風(fēng)向

附錄E壩區(qū)航道水流運動數(shù)值模擬基本方程E.0.1一維水流數(shù)值模擬可采用下列基本方程：1連續(xù)方程：(E.0.1-1)2運動方程：(E.0.1-2)式中A———過水?dāng)嗝婷娣e，m2；Q———流量，m；Z———水位，m；t———時間，s；V———斷面平均流速，m/s；x———水流縱向距離，m；g———重力加速度，m/s2；C———謝才系數(shù)；R———水力半徑，m，可取斷面平均水深。E.0.2平面二維水流數(shù)值模擬可采用下列基本方程:1連續(xù)方程：(E.0.2-1)2x方向運動方程：(E.0.2-2)3y方向運動方程：(E.0.2-3)式中Z———水位，m；t———時間，s；x、y———平面直角坐標(biāo)，m；u———垂直平均流速在x方向上的分量，m/s；h———水深，m；v———垂向平均流速在y方向上的分量，m/s；g———重力加速度，m/s2；W———x和y方向的矢量合成流速，m/s；C———謝才系數(shù)；??t———水流紊動黏性系數(shù)，m2/s。E.0.3三維水流數(shù)值模擬可采用下列基本方程：1連續(xù)方程：(E.0.3-1)2x方向運動方程：(E.0.3-2)3y方向運動方程：(E.0.3-3)4z方向運動方程：(E.0.3-4)式中u、v、w———沿x、y、z方向的速度分量，m/s；x、y、z———三維直角坐標(biāo)系坐標(biāo)，z為垂向；t———時間，s；ρ———水的密度，kg/m3；p———水壓強，N/m2；??tx、??ty、??tz———沿x、y、z方向的水流紊動黏性系數(shù)，m2/s；fc———科氏力系數(shù)，s-1；g———重力加速度，m/s2。5當(dāng)流速變化遠(yuǎn)小于重力加速度的影響時，可忽略垂向流速的影響，式(E.0.3-4)可簡化為式(E.0.3-5)：(E.0.3-5)式中p———水壓強，N/m2；z———垂向坐標(biāo)，m；ρ———水的密度，kg/m3；g———重力加速度，m/s2。6三維水流數(shù)值模擬的水位可按式(C.0.3-6)計算：(E.0.3-6)式中Z———水位，m；t———時間，s；x、y———平面直角坐標(biāo)，m；u、v——平均流速在x、y方向的分量，m/s；h———水深，m。E.0.4模擬方程中參數(shù)1謝才系數(shù)可按式(E.0.4-1)計算：(E.0.4-1)式中C———謝才系數(shù)；n———曼寧系數(shù)，又稱糙率，工程方案或蓄水對過流斷面產(chǎn)生較大影響和水工建筑物可能造成較大水流阻力時，應(yīng)對曼寧系數(shù)進行調(diào)整；R———水力半徑，m。2水流紊動黏性系數(shù)可按式(E.0.4-2)~式(E.0.4-5)計算：1)順直岸線或?qū)掗熕颍?E.0.4-2)2)回流對工程影響較小時：(E.0.4-3)(E.0.4-4)3)回流對工程影響較大時：(E.0.4-5)式中??t———水流紊動黏性系數(shù)，m2/s；k———系數(shù)，取值范圍為0.5~1.0；u*———摩阻流速，m/s；h———水深，m；g———重力加速度，m/s2；J———能坡；Cu———系數(shù)，取0.09；Kt———紊動動能，由紊動動能的輸運方程確定；ε———紊動動能耗散率，由紊動耗散率的輸運方程確定。

附錄F船閘輸水水力特性數(shù)值模擬基本方程F.0.1船閘輸水水力特性數(shù)值模擬可采用基本方程:1連續(xù)方程：(F.0.1-1)2能量方程：(F.0.1-2)式中A1——閘室水域平面面積，m2；HT——船閘水頭，m；t——時間，s；N——輸水廊道支數(shù)；Ac——輸水廊道控制斷面面積，m2；V——輸水廊道控制斷面平均流速，m/s；Lnp——輸水廊道換算長度，m；g——重力加速度，m2/s；ξ——輸水系統(tǒng)阻力系數(shù)。附錄G船閘輸水廊道換算長度計算G.0.1串聯(lián)輸水廊道的換算長度可按式(G.0.1)計算：(G.0.1)式中Lnp——廊道換算長度，m，對于出水孔數(shù)大于15的出水支孔段廊道可取該段長度的1/2；Vi——第i段廊道斷面平均流速，m/s；V——輸水閥門段廊道斷面平均流速，m/s；li——第i段廊道的長度，m。G.0.2并聯(lián)輸水廊道的換算長度可按式(G.0.2)計算：(G.0.2)式中Lnp——廊道換算長度，m，對于出水孔數(shù)大于15的出水支孔段廊道可取該段長度的1/2；Vi——第i段廊道斷面平均流速，m/s；V——輸水閥門段廊道斷面平均流速，m/s；li——第i段廊道的長度，m。Q、Qi——主廊道和支廊道的流量，m3/s。

附錄H船閘輸水系統(tǒng)模型縮尺影響校正方法H.0.1對于復(fù)雜分散輸水系統(tǒng)，模型縮尺影響可采用輸水廊道摩阻系數(shù)校正法：當(dāng)時，可根據(jù)模型流量計算原型流量，按式（H.0.1-1）計算模型和原型的雷諾數(shù)，并按式（E.0.1-2）分別計算原型和模型的沿程摩阻系數(shù)，求出摩阻系數(shù)的校正量，計算修正后的阻力系數(shù)和流量系數(shù)，再計算修正后的流量，重復(fù)上述迭代過程至摩阻系數(shù)的校正量接近零為止，得到校正后的原型輸水系統(tǒng)水力參數(shù)。(H.0.1-1)(H.0.1-2)式中Re——水流雷諾數(shù)；u——廊道水流流速，m/s；??——水的運動黏滯系數(shù)，m2/s；λ——摩阻系數(shù)；Δ——絕對粗糙度，m，各種邊界的絕對粗糙度按表D取值；R——廊道水力半徑，m。H.0.2對于簡單分散輸水系統(tǒng)，模型縮尺影響可采用水力特征值校正法：可根據(jù)模型的水力特征值按式（H.0.2-1）～式（H.0.2-3）進行模型縮尺影響的校正計算：(H.0.2-1)(H.0.2-2)(H.0.2-3)式中μp、μm——原型、模型船閘輸水系統(tǒng)流量系數(shù)；Tp、Tm——原型、模型船閘輸水時間，s；Qp、Qm——原型、模型船閘輸水系統(tǒng)最大流量，m3/s。表H各種邊界的絕對粗糙度Δ序號水流邊界材料Δ(mm)1有機玻璃、塑料板0.030?0.0802鍍鋅鐵皮0.1503新鋼管0.100?0.2004微銹鋼管0.200?0.3005新鑄鐵管0.3006焊接鋼管0.300?0.6007木槽0.350?0.7008鋼筋混凝土廊道0.200?0.6009混凝土管0.600?1.00010舊鋼管0.500?2.00011水泥砂漿抹面槽壁0.75012接縫不抹灰漿的預(yù)制混凝土槽壁1.50013混凝土襯砌渠道1.800—3.800

附錄J有壓輸水系統(tǒng)的數(shù)值模擬J.0.1控制方程壓力管道中的水力瞬變由下述一對偏微分方程描述： (J.0.1-1) (J.0.1-2)式中H——從基準(zhǔn)線算起的測壓管水頭；V——斷面平均流速；f——沿程阻力系數(shù)；d——管道直徑；a——水擊波速；g——重力加速度；x、t——距離、時間。

附錄K潰壩洪水?dāng)?shù)學(xué)模型基本控制方程K.0.1一維模型基本控制方程如下：連續(xù)性方程為 （K.0.1-1）動力方程為 （K.0.1-2）式中x——水流縱向距離，m；Q——流量，m3/s；t——時間，s；A——過水?dāng)嗝婷娣e，m2；Z——水位，m；g——重力加速度，m/s2；R——水力半徑，m；n——曼寧糙率系數(shù)；q——源匯項，m2/s，若無支流匯入或流出，q=0。K.0.2二維模型基本控制方程如下：連續(xù)性方程為 （K.0.2-1）x方向運動方程為 （K.0.2-2）y方向運動方程為 （K.0.2-3）式中h——水深，m；u、v——x和y方向的流速，m/s；qx、qy——x和y方向的單寬流