【正文】 滿足阻力相似及起動相似 。 經(jīng)驗證試驗，將粒徑比尺由 120增加為 80（與垂直比尺不相等）。求得 ： 第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 最后選定的模型沙粒徑為： mmdd dpmp ?? ?）（ mmdd dm ?? ?）（相應的模型糙率，仍采用李昌華公式計算： 故 0 1 5 1 5195 ?? mm dn ）（ ?? mpn nn?第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 再由謝才公式求得流速比尺： 與 相當接近，起動相似條件基本滿足。 相應地，求得流量比尺： 按此流量比尺放水，就能同時滿足水流阻力相似條件及泥沙起動相似條件。校核弗汝德相似（即重力相似）條件，若該條件完全滿足，應有 。而目前設計的實際值 兩者偏離 13%。 偏差不大 ， 可以滿足要求 。 ?v?v?vc? 2 8 1 0 0?? lhvQ ???? 1??F39。 21 ???hvF???第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 推移質輸沙率相似（挾沙相似）條件： 對于大顆粒推移質，本模型采用原水電部成都勘測設計院的輸沙率公式（單寬）： 70341?? ）（hdvdg b ?????模型推移質沖淤時間比尺為： 51/1 ?? bghlt ????? ?第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 由于泥沙運動理論不完善，上述設計的各項比尺，應通過動床的沖淤驗證試驗結果給予適當?shù)恼{整，最后得模型各項比尺如表 31 ： 第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 （ 二 ） 模型沙的選配 模型沙的選配是模型設計的 —個環(huán)節(jié) ， 對于平原河流 ， 由于床沙比較均勻 ， 一般容易選配 。 但對于山區(qū)河流而言 ， 由于床沙粒徑級配分布很廣 ， 且每一流量級推移質泥沙的粒徑和級配又各不相同 。 本模型的床沙按原型粒配曲線選配 。 由于采用天然沙作模型沙 ， 原則上應按粒徑比尺 縮制模型沙 。 實際試驗時 ， 對于模型沙中 以下的較細顆粒 ， 完全按比例和級配縮制比較困難 ， 且對試驗精度影響較小 ， 故用粒徑等于這一組沙樣的 的均勻沙代替 ，其粒徑 。 d?。 d? 50d mmd m ? mmd m ?第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 （三）幾點結論 上述模型設計實例是成功的，總結經(jīng)驗和結論： 對于卵石推移質模型 ， 如果沖淤地形資料充足 ，則通過沖淤驗證試驗對模型進行完善后 ， 做動床變態(tài)模型能達到?jīng)_淤相似 。 對于此類動床模型 ， 容許弗汝德相似條件有不大的偏差 。 用模型河段的 平衡輸沙率 作為模型加沙量能夠獲得地形沖淤變化的相似 。 顯然 ， 當河段實際輸沙率達到 飽和 狀態(tài)時 ， 這一結論是正確的 。 但對非飽和輸沙狀態(tài) ， 不一定完全符合實際 。 第五節(jié) 推移質動床模型 二、推移質動床模型設計實例 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 懸移質動床模型設計： 重力相似 沉降相似 懸浮相似 1*????? 12 ??? ????? ???? ds（ 1） （ 2） （ 4） 起動 、 揚動相似 挾沙相似 河床變形相似 ?? ?? ?c2121)( nmdhsc????????? ?? ）（?? ?? ?f *ss ?? ? ?????????sss*（ 5） （ 6） （ 8） （ 9） 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 同樣注意 ： （ 4） 和 （ 6） 兩式不是普遍使用 。 懸移質動床模型設計任務 ——同時滿足以上各相似比尺 ， 并由此選擇試驗使用的模型沙 （ 方法與推移質動床模型設計類似 ） 。 問題： 方程少 ， 待定比尺多 。 在懸移質動床模型中 ， 與阻力相似和河床變形相關的一系列比尺的確定也取決模型沙的選擇 。 故懸移質模型 設計步驟 與推移質模型設計類似 。 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 ? 模型沙 ——對泥沙沉降 、 揚動 、 阻力等相似的影響大 ，選擇一種同時滿足多項相似條件的模型沙困難 ， 應根據(jù)研究重點進行取舍 。 ? 淤積 為主模型 ——重點是泥沙沉降，不考慮揚動。此時可以將模型做成定床； ? 沖刷 為主模型 ——重點是泥沙揚動（起動） ——動床。 ? 選沙步驟 ：幾何 ——預備試驗求沉速和揚速比尺 ——河床糙率。 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 （ 3123） 此條件選沙兩辦法： （ 1）沙粒沉降速度試驗 （ 2）引用現(xiàn)有公式 ——選式應弄清泥沙沉降的狀態(tài)，判別指標： （ 3124） 按層流、過渡和紊流三種狀態(tài)： （一）按沉降相似條件設計 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 ? 原型和模型 ＜ ——層流，由沉速（ 3－ 99）： ? 原型和模型 ＞ 1000 （ 3125） gdK s ? ??? ??（ 3126） 得沉速比尺： （ 3127） 2121 ds ??? ? ??? ???eR?——紊流， 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 （ 3128） （ 3129） 層流： 紊流： 實際中，原型和模型沙不一定在同一流區(qū) ——沉速試驗確定。 聯(lián)解（ 123），（ 125）、（ 127）三式分別得： 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 ? 對有沖有淤懸移質動床模型，不但應滿足沉降相似條件，還應考慮懸浮相似條件，即 ，起動流速 應按起動相似求出： c??（ 3130） 一般情況下，可取 m＝ 1/7， k=，由此： （ 3131） 212171)( ddhsc???????? ??（二）按起動相似條件設計 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 由該式可求得粒徑比尺 表達式： （ 3133） 有觀點認為，懸移質動床模型按起動相似條件設計不合理，認為關鍵是揚動。由于懸沙試驗通常選用輕質沙，容易揚動 ——懸浮，因此用起動公式設計仍然合理。 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 在泥沙起動和揚動流速差別較大時，可按揚動相似條件設計。即模型不但應滿足沉降相似條件，還應滿足揚動相似。由懸浮相似條件： ， 可按揚動相似求得。沙玉清公式： f??（ 3133） 得揚動流速比尺： 51515252hdsf ?????? ?????? ???（ 3134） （三）按揚動相似條件設計 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 同樣，在（ 128）和（ 129）中選擇一合適公式與（ 135）聯(lián)解，可作為控制條件選擇模型沙。 得粒徑比尺： （ 3135） 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 按上述沉降與懸浮相似條件選出模型沙后，原則上 都可以求出。實際應限制條件多，可能上述條件不能均得到滿足。 辦法：設計時先按懸移相似條件選擇模型沙重度比尺 和 ，然后用驗證試驗來調整阻力相似，并確定含沙量比尺 （模型沙加沙濃度） 和沖淤時間比尺 。 具體做法：利用 條件，根據(jù)變型相似條件求得沖淤時間比尺 ，在模型上（根據(jù)實測原型資料）復演沖淤過程，反復驗證。 d?s s??2t? *ss ?＝2t?（四）其它相似問題 第六節(jié) 懸移質動床模型 一、懸移質動床模型的設計方法 葛洲壩水利樞紐工程位于長江西陵峽出口下游 。 壩軸線上游 2km處 ， 即為寬度 300m左右的峽谷河段 。 壩軸線處河寬達 2600m， 河中有兩個江心洲將水流分為三汊 。 壩下游河道寬度又逐步縮窄到 800m左右 ， 河道特性也隨之轉變?yōu)槠皆拥?。 河道平面形態(tài)如圖 38所示 。 為研究其峽谷出口處不良流態(tài) （ 泡漩 ） 的整治方案 ，并研究船閘上下游引航道的流速流態(tài)以及與水工建筑物有關的水流結構問題 ， 先進行了正態(tài)定床模型研究 ， 這里介紹模型設計中確定的有關數(shù)據(jù)和比尺 。 第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 圖 38 試驗河段平面圖 試驗河段長度 9km， 壩上游糙率 n為 ～ ，壩下游糙率 n為 ～ ， 根據(jù)場地條件 ， 確定長度比尺 ；按弗汝德相似律 ；糙率比尺 ；流量比尺 ；枯水時 ，驗算模型雷諾數(shù) 為 11200， 最小水深 Hm為 ，均能滿足限制性條件 。 100?l? 102/1 ?? l??? 10000?Q? ?nmeR第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 該河段懸移質多年平均含沙量 Sp為 ； d50平均值為 ， 淤積體干密度 為 1t/m3。 樞紐模型 ——河段地形變化大 ——水流結構復雜 模型宜做成正態(tài) 、 定床輸沙 （ 動床 ） 。 工程范圍河床為卵石組成 ， 不會嚴重沖刷 ， 故試驗中不考慮推移質運動的影響 。 39。?第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 葛洲壩屬逕流式電站 ， 庫區(qū)泥沙淤積主要由懸移質引起 （ 且不論其中的床沙質還是沖瀉質均可發(fā)生淤積 ） ，因此確定做全部懸移質的動床試驗 。 又因為既要研究淤積問題 ， 又要研究沖刷問題 ， 所以模型最好能同時滿足懸移相似和起動相似 。 ? 樞紐工程 ——庫區(qū) ——引航道的回流淤積和異重流淤積 ，選擇懸移質動床模型。 第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 在一般情況下，為增大模型流量，提高試驗精度并便于選擇模型沙，應盡可能做大模型。但在試驗的第一階段，由于種種條件制約，幾何比尺不能過大，故縮小長度比尺，并由水流運動相似條件求得： 200?l? ?? l?? ? 5660 00252 ??? llQ ???? ? 61 ?? ln ??第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 根據(jù)懸移相似的要求，有： * ??? ??? ???由懸浮相似，且近似假定 ，因此： 1?v? 22 ????? dd ss ??????????????第六節(jié) 懸移質動床模型 二、懸移質動床模型的設計實例 以此作為選擇模型沙的條件，經(jīng)反復對比后選擇一種白粉土， 相對密度比尺＝ ，粒徑比尺＝ ，代入后懸浮比尺得 。