泾河东庄水库泥沙模型设计(张红武, 张俊华,王国栋,柴秋峰,张隆荣,姚文艺)

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泾河东庄水库泥沙模型设计水利论文u-v Qik#TQl

张红武1, 张俊华2王国栋2柴秋峰3,张隆荣2姚文艺2
]*Dr i,Jl!b01.清华大学 水利系; 2.黄河水利科学研究院;3.运城市水务局)

*vDJ ` WY'O [Y7^0

摘要:论证几何变率影响和对模型沙特性比选基础上,运用黄河动床模型相似律和异重流运动相似条件的最新研究成果,完成了泾河东庄水库高含沙模型的设计;利用位于东庄水库上游水沙条件与之相近的巴家嘴水库进行了率定试验。结果表明,模型可较好地复演原型库区泥沙运动及其排沙规律。

A$s*fA(C!FPxAP0

关键词:东庄水库;泥沙模型;高含沙水流;相似条件

2f"|5s'i~3x!\v~K0

基金项目国家自然科学基金及水利部联合资助重大项目(59890200)。高际平、李远发、王严平等参加了本试验研究工作。
-dzZ/QtG2k0作者简介:张红武(1958-),男,清华大学教授。

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1 引言水利论文^s*C&b2r1Q ].i

东庄水库是拟建于多沙河流泾河上的一座水库,对于陕西省经济及生态环境可持续发展乃至国家的西部大开发意义重大。该工程投资大,技术复杂,高含沙问题的研究是其技术关键。为满足东庄水库可行性阶段设计要求,预测在拟定的水库调节方式下库区排沙规律、冲淤规律及淤积形态,需要通过河工动床模型试验来实现。该模型是典型的高含沙水流模拟试验,本文介绍了模型设计及率定试验成果。水利论文iN$Y gQ

2 模型设计

m1o+b X0K)tG3q9H0

2.1 相似条件

3a9k_j-C0

东庄水利枢纽属于峡谷型水库,来水含沙量大,边界条件复杂。河流输沙以悬移质为主,泾河多年平均含沙量为黄河的4~6倍,最大含沙量超过1000kg/m3,模型设计难度极大。根据黄河模型相似律研究成果[1],考虑东庄水库水沙特点,模型除满足水流重力、阻力相似条件外,还必须遵循如下相似条件

4S h"os%tT?+n y5_oE p0

(1) 水流挟沙相似条件水利论文p CT3m^7D

λss*水利论文~nP6NbX!K j

(1)水利论文t)]w/g'k&j*X3b

(2) 泥沙悬移相似条件水利论文,x |T+T.y

λωVλHα*λL

*^e HCP8D'jgNQ0

(2)

7~]G:bEk0

(3) 泥沙起动及扬动相似条件

B){)LcMX,I0

λVVcVf水利论文2R kDQ2[-^GV

(3)水利论文Sonb XW3u#]

(4) 河床冲淤变形相似条件

)zx0q"gf0

λt2γ0λLsλV水利论文^ S]6?O3m)@J

(4)

!B0P_|,{ b6R0

上面各式中 λL、λH分别为水平及垂直比尺;λR为水力半径比尺;λV为流速比尺;λs、λs*分别为含沙量比尺和水流挟沙力比尺;λω为泥沙沉速比尺;λVc、λVf分别为泥沙起动流速比尺及扬动流速比尺;λt2为河床变形时间比尺;λγ0为淤积物干容重比尺;λα*为平衡含沙量分布系数比尺。

)q S Y^;E^;ao0

(5) 异重流发生(或潜入)相似条件

RL:Uo%vrF H0

对于水库而言,除必须保证泥沙悬移相似外,还应考虑异重流运动相似。亦即[2]水利论文 Wn FQ4T1rbkw

λSe=[γ(λk1-1)/γsm-γ/γsmSpk1λγs-γγs

2N]\u+}Lj W0

(5)水利论文G;]p)fd fM^

(6) 异重流挟沙相似条件

j,_'Dk*E5_ S0

λse=λse*

+P.v9l.V8F4xxj.e wl0

(6)

?+p3Cn K_5{T0

(7) 异重流连续相似条件

5`0H'F3P t0

λteLV

%wO;x1q+RDn)@0

(7)

B+G:e5ZdR0

式(5)~式(7)中的足标m、p、e分别代表模型、原型及异重流有关值。式(5)中λk1为考虑浑水容重沿垂线分布不均匀性而引入的修正系数比尺,其中的修正系数k1定义为

eAA*C0~]0

水利论文:M Tj5Y$f

(8)

1yk)W d,V0

式中 γ′m、γm分别表示垂线上某一点浑水容重及垂线平均浑水容重。水利论文x,NzH)P(Vc` N

2.2 几何比尺的确定

:S^5?4z @*rQ|'O0

从满足试验精度要求出发,根据原型河床条件、模型水深hm>1.5cm及模型水流流态相似的要求,并参照对模型几何变率问题的前期研究结果,确定水平比尺λL=280,垂直比尺λH=95,几何变率DtLH=2.95。对变率的合理性进行了以下论证。

'fI8ALK(w6~8B ?'y0

至于变态模型变率限制条件问题,张红武提出了变态模型相对保证率的概念,若取相对保证率P*为0.85,则可给出如下形式的变率限制式水利论文!spuI/E1\a

Dt≤0.0319B/H+0.85水利论文(c%]+H]-Z

(9)水利论文Q{1d1hL

分别将库区内代表断面B、H的数值代入上式,可求得Dt=3.42,大于该模型变率2.95。亦即,采用变率为2.95的变态模型,可保证模型过水断面上有85%以上的区域流速场与原型相似。

w+Kk"b!I S4FWiS8S6|0

窦国仁从控制变态模型边壁阻力与河底阻力的比值以保证模型水流与原型相似的概念出发,提出了限制模型变率的关系式

kzN'ZNStW0

Dt≤1+B/20H水利论文1ojI.~A}p

(10)水利论文6lTWo R Hf.t,p

将原型代表断面特征值代入上式,求得Dt≤5,显然本模型所取变率满足限制条件(10)。水利论文I j)f [&Vl

张瑞瑾等学者认为过水断面水力半径R对模型变态十分敏感,由此可导出如下变率指标表达式[3]水利论文I| Q5a.L-C

DR=(2+B/H)/(2Dt+B/H)

+eg;{#})w1HF0

(11)水利论文|-r'rr:Q d|a

由式(11)及库区内代表断面的有关因子可计算出模型变率指标DR为0.92~0.96,其值基本上位于模型与原型相似的理想区段(原作者视DR=0.95~1为理想区)。

};Q;C k j&X0

丁易等人的研究也表明,水力物理模型为保证阻力相似条件而采取的减糙和加糙措施,改变了原型壁面的紊源状况,必然导致壁面流区紊动强度的失真。也正因为如此,有些模型特别是山区河流(包括枢纽)模型,即使是保持几何正态,所给出的紊动强度甚至时均流速沿水深分布的验证结果往往与原型相差较多,一般教科书上所给出的正态模型能保证水流内部结构相似的结论实际上是不可靠的。窦国仁曾利用三个不同宽度的水槽进行了正态、变态模型回流相似情况的试验。结果表明,只要同时满足重力和阻力相似,不论是正态模型还是变态模型(变率小于5),回流情况均能保证相似,窦国仁主持的葛洲坝坝区泥沙模型正是采用了变率为2的变态模型。据张红武、李保如的研究结果,在2~4的变率范围内,对流场相似性的影响较小,对含沙量分布的影响也自然较小。清华大学开展的葛洲坝枢纽回水变动区模型的几何变率大于2,流速及含沙量分布与原型也做到了相似。水利论文I)`Y!e |

以上计算检验和分析论证结果,说明了本模型采用Dt=2.95在各家公式所限制的变率范围之内,几何变态的影响有限,可以满足工程实际需要。水利论文 Xy%]8m6?X5X

2.3 模型沙选择水利论文5x8A;@!M5R:Q`m[

清华大学曾开展了D50≤0.038mm的电木粉起动流速试验。其结果为:h=10cm时,初始条件下Vc=10.8cm/s;在水下沉积两天后,Vc增加到12cm/s;在水下沉积两个月后,Vc=21cm/s;而脱水固结二周后,即使流速增至28cm/s,电木粉也不能起动。水利论文4P WC4ZYK3k a

近两年,张俊华等也做了郑州热电厂粉煤灰s=20.58kN/m3,D50=0.035mm)及山西煤屑(γs=14.7kN/m3,D50=0.05mm)两种模型沙的起动流速试验。可以看出,在相近水深条件下,山西煤屑的起动流速随着沉积时间增多有大幅度的增加。例如在水深同为4cm条件下,水下固结96小时后,起动流速从初始的5.95cm/s达到8.40cm/s,脱水固结96小时后可以达到13.1cm/s。而郑州热电厂粉煤灰的起动流速随固结时间增加而有所增大,但随时增加所受的影响明显较小。水利论文 {mni_u].V|4m

大量研究表明[1],郑州热电厂粉煤灰的物理化学性能较为稳定,同时还具备造价低、宜选配加工等优点。此外,文献[1]分析了不同电厂粉煤灰的化学组成,发现由于煤种和燃烧设备等多方面的原因,其化学组成及物理特性相差较大。

mwT#g"IB5qE0

粉煤灰中的酸性氧化物-SiO2、Al2O3等是使粉煤灰具有活性的主要物质,其含量越多,粉煤灰的活性越高。即使是同一种粉煤灰,由于颗粒粗细的不同,性质上也会有很大差异,沉积过程中干容重也将有较大的差别,且细度越大,活性越高。采用活性高的物质作为模型沙材料时,由于处于潮湿的环境中极易发生化学变化,固结或板结严重。郑州热电厂粉煤灰中活性物质含量较少,该模型沙用来模拟三门峡小浪底等水库的泥沙问题取得了成功的经验。因此选用郑州热电厂粉煤灰作为本动床模型的模型沙,是较为理想的材料。该模型沙容重γs=20.58kN/m3,其水下容重λγs-γ=1.5。

n/gzK8ib0

2.4 比尺计算

's4_*hAX#f0

2.4.1 流速及糙率比尺

:Z4pf)[c)FI"|(AP0
  由水流重力相似条件求得λV==9.75,由此求得流量比尺λQVλHλL=259350;取λRH,由阻力相似条件求得糙率比尺λn=1.24。由于东庄水库为拟建工程,回水变动区河床糙率模拟可参照黄河水库开展设计。根据三门峡水库北村断面实测资料,其糙率值一般为0.013~0.02,由此求得模型糙率应为nm=0.01~0.016。为分析模型糙率是否满足该设计值,作为初步模型设计,利用文献[1]中的公式及预备试验结果对模型糙率进行分析

n=κh1/6/2.3lg(12.27hχ/0.7hs-0.05h)水利论文(Mu7|4_*H&Q:i

(12)水利论文Y JvEVHyt

上式中κ为卡门常数,为简便计取κ=0.35;若取原型水深为5m,则hm=5m/95=0.0526m;χ为校正参数,对于床面较为粗糙的模型小河,取χ=1;hs为模型的沙波高度,根据预备试验hs=0.01m~0.015m。由式(12)可求得模型糙率值nm=0.014~0.016,与设计值接近,这初步说明所选模型沙在模型上段可以满足河床阻力相似条件。至于库区近坝段,其水面线主要受水库运用的影响,对河床糙度的影响相对不大。水利论文+Y7FO,?R^)u

2.4.2 悬沙沉速及粒径比尺

C)s!_MZ0

泥沙悬移相似条件式(2)中的平衡含沙量分布系数比尺λα*,是随泥沙的悬浮指标ω/κu*的改变而变化的,若原型ω/κu*>0.15,式(2)可归纳为

8wR[n"U/? }0

λωVHL)m水利论文o2Es+rscin FL

(13)水利论文I+I/d[$]6l0X

式中m为指数,在0.15<ω/κu*≤0.5时,m=0.75。水利论文/qcc3c\}e

对于ω/κu*≤0.15的细沙,其悬移相似条件可表示为水利论文3dQP~ZfX+B

λωVHL)0.97exp[4.4(ω/κu*)pV/λω-1)]水利论文^([ p TLM(f

(14)

i$bv d+dN"a*V0

由于东庄水库为拟建工程,暂利用三门峡库区北村站、茅津站以及泾河张家山站、景村站水力泥沙因子,求得悬浮指标ω/κu*<0.15,因此可采用式(14)计算泥沙的沉速比尺λω。将原型资料及有关比尺代入式(14),通过试算得出λω的变化幅度为3.42~3.54,平均约为3.46。

i2@3G3X0`2[A${0

由于原型及模型沙都很细,可采用滞流区公式计算沉速,由此可得到悬沙粒径比尺关系式

\:A LU:hmX0

λd=(λωλv/λγs-γ)1/2

q9wo!{)C+g k v0

(15)水利论文+pbGC6U0F7sb7G

式中λv为水流运动粘滞系数比尺,该比尺与原型和模型水流温度及含沙量大小等因素有关,在试验过程中将根据原型与模型水流温差适当调整λd

\0DvgpE0

2.4.3 模型床沙粒径

G:Y(P;`6I8v:y0

我们的研究表明[1],现有的泥沙起动流速公式尚不能直接计算模型沙和原型泥沙的起动流速。因此,本文分别确定原型泥沙的起动流速和不同粒径模型沙的起动流速,然后视两者的比值(即λVc)是否满足相似条件式(3)。

XI#MGRF0

张红武在开展黄河河道模型设计时,根据罗国芳等学者资料,点绘天然河床不冲流速与床沙质含沙量的关系曲线,并视该曲线含沙量等于零的流速为起动流速,由此得h=1~1。5m时,Vc≈0.90m/s。水利论文B?1w0Zu

对于水库来讲,由于调度方式不同,在库区的某一时段可形成单一的淤积或冲刷过程。在水库淤积或冲刷过程中,床沙粒径变幅较大,此外,由于泥沙的沿程分选作用,床沙沿纵向分布亦有较大差别。据实测资料统计,床沙中径变化幅度一般为0.018~0.08mm。由土力学知识,泥沙中径为0.06~0.08mm,可划分为中壤土或轻壤土;中径为0.025~0.08mm,可划归为重壤土或中壤土一类,由文献[4]查得当水深为1m时,两者起动流速Vc分别约为0.7m/s及0.9m/s。若满足相似条件(3),则起动流速比尺λVc应为9.75,要求模型沙在水深为1.05cm时的起动流速为0.07~0.09m/s。通过模型沙起动流速试验,发现中值粒径D50=0.018~0.035mm的郑州热电厂粉煤灰可以满足这一要求。

.a*] Ak6x0

附带指出,由我们初步点绘的郑州热电厂粉煤灰在水深为5cm时,起动流速Vc与中径D50的点群关系来看,在D50=0.018~0.035mm的范围内,若泥沙中径变化近2倍,Vc的变化并没有超出目前水槽起动试验的观测误差。正因为如此,模型沙粒径即使与理论值有一些偏差,也不致于对泥沙起动相似条件有大的影响。水利论文3U0M2px*e;j!Y

由文献[4]可知,当水深不是1m时,不冲流速可由下式计算

y8qd2RI:p0

VB=Vc1h1/4

8{JR [9sc2@H0

(16)

)T[x6q4Q'H0

式中Vc1为h=1m时的不冲流速。根据我们及文献[1]给出的郑州热电厂粉煤灰起动试验资料,可得知在原型水深为1~20m的范围内,上述的模型沙可以满足起动相似条件。例如当原型水深为12m时,由式(16)得起动流速为1.30~1.66m/s(R≈h)。由模型沙的起动流速试验得出Vcm=13.2~17.0cm/s。则起动流速比尺λVc=9.76~9.84,与流速比尺λV接近。水利论文YQ_,@0c0u

根据窦国仁及黄科院水槽试验结果[1],与原型情况接近的天然沙的扬动流速一般为起动流速的1.54~1.75倍。若取原型扬动流速Vf=1.65Vc,可求得原型水深为3~6m的床沙扬动流速Vfp=1.65(1.05~1.35)=1.73~2.23m/s。参阅文献[1]资料,模型相应的床沙扬动流速Vfm为0.23~0.27m/s,则相应求出λVf=7.52~9.70,与流速比尺λV=9.75接近,表明模型所选床沙可以近似满足扬动相似条件。水利论文{%ULKFp(Uim_I

2.4.4 含沙量比尺水利论文+^j6}2B/K1|W x

含沙量比尺可通过计算水流挟沙力比尺来确定。水利论文[f'dg4x|8w

本设计引用适用于原型且同样适应于模型中采用的轻质沙的张红武、张清公式,其形式为[1]

]$o:UkvEcMfQ0

S*=2.5[ξ(0.0022+SV)V3/k(γsmm)ghwln(h/6D50)]0.62水利论文0fQ-K0lBD h

(17)

2r EF9Z)v:wvIph c0

式中 κ为卡门常数;ωs为泥沙在浑水中的沉速;V为流速;h为水深;D50为床沙中径;SV为以体积百分比表示的含沙量;Sv=S/γs;ξ为容重影响系数,可表示为水利论文Vc7d$aP"?{Y{|Hr

ξ=(1.7/γs-γ)2.25

Q*{8c rT,r0

(18)水利论文9D!\f*y#XN*[,]Sw Ju

对于本次选用的模型沙γs约为2.1t/m3,代入上式得ξ=2.5。对原型沙来讲,γs=2.7t/m3,则ξ=1。水利论文yZ+Rm_:J

采用式(17)计算水流挟沙力,应考虑含沙量对κ值及ω的影响,两者均采用文献[1]给出的公式计算。

HLLjhJ)tO0

有关原型资料代入式(17)、式(18),可得到原型水流挟沙力S*p。同时采用原型有关物理量及相应的比尺值代入上述计算式,并通过试算可得到模型水流挟沙力S*m,进而求出了两者的比值S*p/S*m,计算结果变幅不大,可取其平均值为1.66。水利论文a5y[{0i;fuCv;i l

另一方面,为在模型中较好地复演异重流的运动,含沙量比尺应兼顾式(5)。在运用式(8)时,尚需引入异重流含沙量分布公式。由于紊动扩散作用及重力作用仍是决定异重流挟沙运动的一对主要矛盾,其浓度沿水深的分布及挟沙能力规律与一般挟沙水流应当类似。因此可引用张红武提出的含沙量沿垂线分布公式计算异重流含沙量沿垂线分布。在计算时将有关的水力泥沙因子采用异重流的相应值代入。把由此得到的λk1的表达式与式(5)联解,通过试算即可求出异重流含沙量比尺。

)cs Hrt,C"i0V0

在模型试验中,为保证异重流沿程淤积分布及出库泥沙特性与原型相似,还应满足异重流挟沙相似条件式(6)。可引用式(17)、式(18)及异重流观测资料计算原型及模型异重流挟沙力,进而确定λs*e,由表1给出的计算结果可以看出,与式(5)得出的结果相差不多,并且与上述水流挟沙相似条件确定的λs也基本一致,因此,选用λsse=1.6,可同时满足明渠水流及异重流挟沙相似条件,又能满足异重流发生相似条件。

*@J4F5i3o r0

1 异重流运动相似条件分析计算表水利论文R8`8jdy ]6x+C

Table 1 Analysis on the similarity for density flow水利论文7`[w%F)y


间(年.月.日)Se(kg/m3)Ve(m/s)he(m)λk1λseλs*e

1983.09.075210.298.810.8981.791.44
1983.09.074410.315.630.9051.971.51
1983.09.07435.40.636.050.9061.941.50
1983.09.08243.50.25.50.9521.891.32
1964.08.1539.80.637.90.9901.421.46
1964.08.1659.30.087.30.9841.521.54
1964.08.1669.40.64140.9791.421.69
1964.08.1664.70.6714.30.9841.401.44
1964.08.1664.10.7513.70.9841.411.46
1964.08.1666.50.426.30.9821.511.51
1964.08.161030.543.60.9731.751.53
1964.08.1637.10.759.10.9911.441.40
1964.08.1639.10.717.60.9871.481.85
1964.08.1635.40.358.50.9891.441.79
1964.08.1630.40.525.60.9901.491.80
1964.08.1694.60.766.50.9691.601.90

2.4.5 时间比尺水利论文ZF_Nl?Kf

根据郑州热电厂粉煤灰进行的沉积过程试验,测得模型沙初期干容重为0.66t/m3(d50=0.016~0.017mm)。至于原型淤积物干容重主要依据三门峡库区等实测资料确定。根据三门峡水库1961年同位素施测的水下淤积干容重结果以及1962年、1964年坝前至潼关段滩地初始淤积物干容重一般为1.0~1.22t/m3,可取1.15t/m3。由原型及模型沙干容重可求得λγ0=1.74。由式(4)可以求得河床变形时间比尺为λt2=31.2,可见λt2与水流运动时间比尺λt1Lv=28.7较为接近,对于所要开展的非恒定库区动床模型试验,可以避免常遇到的两个时间比尺相差甚远所带来的时间变态问题,也不致于对水库蓄水、排沙及异重流运动的模拟带来不利的影响。附带指出,若按常规方法,假定异重流中浑水容重沿垂线分布是均匀的,即视式(8)中的k1=1,则含沙量比尺关系为λsγsγs-γ,将λγs、λγs-γ代入,得λs=0.84,相应的λt2=59.4≈60,约为λt1的2倍。显然按λt2=60开展试验,连水库蓄水过程也难以相似,更难正确模拟水库泥沙运动规律。

B;[W Lz h![:Hj0

2.4.6 模型高含沙洪水适应性预估水利论文)~-Z@x`%G]m

上述模型设计在确定含沙量比尺的过程中,已经考虑了高含沙洪水泥沙及水力因子的变化。为进一步预估模型中有关比尺在高含沙洪水期是否适应,下面以λs=1.6为条件开展初步分析。水利论文 q}4s(_*D~

根据实测资料由文献[1]计算τBT和ηs,求得的有效雷诺数Re*远大于8000,由张红武对于高含沙洪水流态临界条件的研究,表明水流属于充分紊动状态。笔者开展的三门峡和小浪底水库模型及实测资料亦表明,水库回水变动区出现高含沙洪水时浊浪翻滚,表明水流处于充分紊动状态。在小浪底枢纽坝区泥沙模型试验中也发现,高含沙水流雷诺数Re*一般大于8000。因此在模型设计中可不考虑τB的影响。

1I,CS1H%u`|0

为预估模型在高含沙洪水时泥沙沉降相似状况,需引入以下粉煤灰群体沉速ωsm计算式[1]

6v B:V2P(L C1B3Lh0K0

ωsmcpm[(1+γs-γ/γSVm)(1-KmSVm/SVm)2.5]1.5(1-2.15SVm)

T+Iu.t.E%M(|qXv B U0

(19)水利论文Mss:UW0{

式中S′Vm为极限浓度,Km为系数,分别由下两式计算

+T EslI;yjYWH0
S′Vm=0.92-0.21g∑(Δpi/di)

(20)

Q}"F})rS0k-n?0
Km=1+2(SVm/S′Vm)0.3(1-SVm/S′Vm)2.5

(21)

$_)KDEWI]gg0

(20)中,di、Δpi分别表示某一粒径的平均直径及相应的重量百分比。水利论文4V0LtlF(R"AcH

于是,根据张红武群体沉速公式及式(19),可求出原型和模型泥沙群体沉速,由初步结果看,与按照式(13) 的计算值比较接近。表明在高含沙洪水条件下,亦能满足泥沙悬移相似条件。水利论文%k[yI{T]

3 模型率定试验结果水利论文)c;g}m%S"v3x

对于拟建水库模型,缺乏开展严格验证试验的条件,甚至很难从定性上加以判别。为检验东庄水库模型设计的合理与否,采用与东庄水库同在一个水系且水沙条件相近的巴家嘴水库实测资料进行率定。水沙条件选用1964年及1977年的洪水时段,初始地形是在东庄水库原始地形基础之上,通过铺沙,使库区淤积比降及淤积长度与巴家嘴相应年份的淤积状况相近,意味着边界条件相似,再在保证模型与原型在初始状态下坝前水深相似的条件下,确定模型初始条件下的坝前水位。水利论文0mU(SX[XeO Zd7X

挟沙水流入库后,在回水末端下游潜入形成异重流。异重流沿库底向前运行,到达坝前后受泄流规模的限制,仅部分浑水排出库外。其余浑水聚集在坝前形成浑水水库,洪水过后,聚集在坝前的浑水又被排泄出库。坝前水位随着洪水期水库蓄水而上升,又随水库泄水而下降。模型率定试验较准确地模拟了这一过程。进一步选用含沙量比尺λs=1.5、1.6、1.7,时间比尺λt=28~32.6,经多次试验表明,选用含沙量比尺λs=1.6,时间比尺λt2=31.2,可保证库区排沙规律与原型一致(表2),基本满足出库含沙量过程与原型相似。水利论文1t"Lb`g}'w;B

2 模型率定试验成果表(巴家嘴水库1977年7月5日~6日水沙过程)

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Table 2 Calibration of the physical model

0E u8I U^zHypF S0

 
时期(月.日)时间(时:分)
模型S出库(kg/m3)
Q入库(m3/s)S入库(kg/m3)S出库(kg/m3)

7.520:00193472535577
7.520:241162569615
7.520:302045591620
7.520:362401620629
7.520:542547628656
7.521:302146596671
7.522:001503530562679
7.522:24852463671
7.60:00584369653
7.60:12372351652
7.62:00247519589638
7.63:30332475621
7.63:48282459616
7.64:00272468643613
7.65:00220479606
7.66:30148474650598
7.68:0078.4451656597
7.611:1829.9391585

4 结语

Ym ^o1j1C0

由上述看出,本模型设计不仅考虑了一般水流运动相似及泥沙运动相似条件,而且考虑了在水库蓄水条件下将可能发生异重流的相似问题,同时还论证和预估了模型设计对高含沙洪水的适应性。选用粉煤灰作为模型沙具有干容重小、凝聚力弱,起动流速小及不易板结,能保证模型长系列放水试验的需要等优点,同时,这类模型沙能够满足起动及扬动相似条件,使模型不但能够满足淤积相似,还能够保证河床的冲刷相似。采用泾河上游且来水来沙等条件较为相近的巴家嘴水库的实测资料,开展专门的率定试验,进一步论证了设计所取含沙量比尺及时间比尺的可靠性。

'U!g XMw%m-~&K!l-t;x0

根据本文模型设计研究完成的东庄水库泥沙模型试验成果,已作为陕西东庄水利枢纽工程设计的主要依据。

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参 考 文 献

X"zV)S XL0

[1] 张红武,江恩惠等。黄河高含沙洪水模型的相似律。河南科学技术出版社,1994.

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[2] 张俊华,张红武,李远发等。水库泥沙模型异重流运动相似条件的研究。应用基础与工程科学学报,1997,(3).

~"u t,x tJ/D,I]0

[3] 谢鉴衡。河流模拟。水利电力出版社,1990.

%Hs'Is.j;C@}P0

[4] 徐正凡,梁在潮,李炜,黄克中等。水力计算手册。水利出版社,1980.水利论文,n.ap(HRm2f t]

[5] 费祥俊。黄河中下游含沙水流粘度的计算模型。泥沙研究,1991,(2).水利论文{ o!H$df5Ko

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