梅花形十字板加糙的原理及实践

：梅花形十字板加糙具有形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点，完美地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题，其在淮河防洪模型中的应用取得了满意的成果。     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

Y型加糙体水力阻力试验研究

 大多数河工模型都需要加糙才能满足河工模型的阻力相似，因此模型加糙效果的好坏直接关系着河工模型模拟的效果和精度。通过水槽试验对Y型加糙体阻力特性进行了深入研究。研究结果表明：其糙率具有一个较大的调整范围，且随着加糙间距的增加水力阻力减小，减小的幅度越来越小，最后基本不变；雷诺数在3 500左右水流进入阻力平方区，进入阻力平方区后，随着相对淹没度的增大水力阻力减小，最后达一定值。     

不同断面形态河槽阻力特性试验

阻力相似是河工模型关键问题之一。本文通过水槽试验分别对偏V形断面和矩形断面明渠加糙后的阻力特性进行对比研究。研究结果表明:在阻力平方区,偏V形水槽加糙后随雷诺数增加阻力变化很小,对于矩形水槽加糙后随着雷诺数增加阻力有略微减小的趋势;当雷诺数为10000时,矩形断面加糙后其阻力明显大于偏V形断面加糙后的阻力,随着雷诺数增大两者阻力趋于相同值。     

河工模型试验模拟技术探讨

在河工变态模型试验中，几何变态造成水流的流速场和动力场不完全相似，具体反映在糙宰相似、起动切应力与起动流速不协调及时间变态等问题上。从动力调整的新视角来分析，在变态模型试验中，可将模型旋转改变比降，调整糙率，解决阻力相似和起动流速与起动切应力的不协调问题；动床模型时间变态会使模型中最基本的水力因素的相似性产生严重偏离，目前使用的任何校正措施都难以奏效。分析发现使用动力调整技术，可以改变模型水流的挟沙能力，进而影响冲淤变形时间比尺。提出了解决时间变态问题的一个新途径。     

在河工模型中应用比降二次变态的试验研究

本文利用比降二次变态来解决河工模型加糙(即同时满足阻力相似和重力相似)的问题,及统一淤积相似中悬浮相似与沉降相似间的矛盾,并通过模型试验,研究不同程度的比降二次变态 对水流特性的影响,以得出满足流速分布相似所容许的变态幅度。文中实例表明,宽浅顺直河流比弯曲型河流,更适于在河工模型中采用比降二次变态。     

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大，且河床粗糙，阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糖率相似的要求，此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺，模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型，实验结果表明，比降变态的方法可以使模型糙率和阻力满足相似要求。     

河工模型人工加糙的方法研究

目前较多的河工模型试验都面临模型表面糙率较小的问题。本文介绍了在河工模型中提高表面糙率的方法,并对人工加糙糙率的计算方法进行了总结归纳,对满足阻力相似及提高模型的相似度具有重要意义。     

河工模型在河流治理开发与保护中的作用

在总结国内外河工模型发展历程的基础上,简要论述了河工模型在大型水利工程建设、河道治理实践、河流开发利用、河流生态保护,以及河口海岸治理与开发利用中的作用,并提出了河工模型试验中需进一步研究解决的模拟关键技术问题,包括河工模型的变态问题、河床阻力相似、模型选沙问题、模型量测技术问题等。     

南水北调穿沙河模型比降变态问题

宽浅河流的动床河工模型通常被制做面几何变态模型，对比降原本就大的河流几何变态使阻力相似难以实现，本文采用二次（比降）变态对阻力相似的作法进行了分析和阐述，模型试验的检验表明在顺直河段采用二（比降）变态满足阻力相似可获得满意的效果。     

水利水电工程施工导截流模型试验中的阻力相似问题

施工导截流模型阻力不相似会导致试验成果与实际存在较大偏差。采用理论分析及水力计算方法,剖析了长导流隧洞壁面沿程阻力相似的影响因素,揭示了截流模型试验中阻力危机现象,提出了解决阻力不相似问题的途径。研究表明:对于隧洞导流模型受模型比尺制约,模型水流往往处于紊流过渡区,洞壁阻力系数是模型雷诺数的函数,如忽视模型阻力相似问题,会导致模型泄流能力试验值和洞内流态与原型存在较大偏差,可采取加大流量法或通过系统试验拟合阻力系数与模型雷诺数的关系,再对模型试验泄流能力成果予以修正。对于截流模型,块体抗冲稳定相似需满足推阻力系数相似,模型雷诺数Re_m只有在3×10⁴~2×10⁵时,绕流阻力系数C_d才为常数,可通过合理选择模型比尺使模型水流进入自模拟区,避免阻力危机。     

南水北调中线与安阳河交叉工程河段概化模型

南水北调中线总干渠与安阳河交叉的倒虹吸工程改变了天然河道水流条件.为了使倒虹吸交叉工程布设既安全又经济,需进行全沙动床变态河工模型设计,以对交叉河段进行分析研究.本模型设计是根据水流运动相似、泥沙运动相似的理论,以变率为参数,利用沉速判别数,既考虑悬移相似又兼顾起动相似进行河工模型试验设计、验证,解决了全沙动床变态河工模型设计中模型沙选择及各组沙沉降相似等方面的问题.     

关于动床变态河工模型的几个问题

本文讨论了动床变态河工模型中的下列三个问题,力图探索一条在小场地进行长河段模型试验的途径:(1)从含沙量垂线分布重心高度(以含沙量为权重的加权平均沉降高度)的概念出发,提出了计算淤积相似的新方法;(2)运用比降二次变态,使各种变率的动床河工模型都不须加糙,即可自动满足阻力相似和重力相似;(3)分析冲刷相似与起动相似的区别,从而使动床选沙获得较大的自由度,有利于采用天然沙或廉价的人工沙作为模型沙.     

河工模型阻力相似的研究

本文以长江葛洲坝工程宜昌工地的坝区泥沙模型为例,研究了模型水面线相似、糙率、阻力沿横向分布等的相似问题以及模型是否处于阻力平方区间题等。通过研究,认为阻力相似是河工模型的重要相似条件,但是较大比尺的正态模型一般并不处于阻力平方区,不能达到理论上严格的阻力相似要求。在此情况下,通过验证试验,只要做到模型与原型基本相似,水面线的偏离处于要求范围内,流速沿断面的分布基本上与原型一致,这样就可以保证试验成果的可靠性。     

永定河卢三段河工模型糙率模拟试验研究

通过水槽实验,运用水泥锥梅花加糙法,研究不同水泥锥布置和不同流量条件下的加糙糙率变化规律。将该加糙方法,用于永定河卢三段河工模型试验中,设计洪水条件下的试验水位与设计水位基本一致,表明加糙结果合理、可靠。试验结果表明,水泥锥直径为2 cm、铺设间距为3.3 cm,可达到0.030的模型糙率要求。试验成果可为大比降沙卵砾石河床的河工模型试验加糙方案提供借鉴。     

永乐电站调压室模型试验

结合具体的模型试验，对长引水隧洞引水系统的变态模型设计进行了研究，特别对阻力相似条件进行了分析，指出在变态模型设计中，也可以同时满足沿程阻力相似和局部阻力相似。并给出相应的涌波试验结果，此外，对隧洞至调压室过渡段的流道体型、分流墩形式进行了优化设计，从而改善了流态，减少了水头损失。     

河工模型试验加糙方法综述

原模型阻力相似是开展河工模型试验的基本要求,模型试验的糙率复核受目标值、波动幅值、模型材质及研究重点等多因素的影响,选用合理的加糙手段可大幅提升试验效率和精度。为解决现阶段河工模型试验中存在的加糙方法种类繁多、技术条件复杂、难以快速选择适宜加糙方法的问题,对国内外常用的加糙方法进行了归纳总结,将加糙方法划分为点块型加糙、条带型加糙和膜片型加糙三种方法。介绍了每种方法常用的加糙体,详细说明了各加糙方法的实现手段、优点、不足以及糙率值的可调整范围。草垫为代表的膜片型加糙可实现的糙率峰值达0.08以上,梅花十字板加糙可实现的糙率峰值约0.06,条带型加糙可实现的糙率峰值约为0.04,粘贴尼龙网、玻璃膜以及密实加糙可实现的糙率峰值约为0.02,刨坑加糙方法基本不能提高模型表面糙率。给出了相应的适用条件、加糙范围及对水流结构的影响,以及部分糙率计算方法,以期研究者可根据试验目的快速准确地选取适宜的加糙方法,提高研究效率。     

淮干正淮段大型防洪模型设计与试验验证

淮干正淮段长78．7km，有5个行沤区，河势及水流条件复杂，河道行洪能力达不到防洪规划要求，通过河工模型试验，应研究出技术可行、经济合理的整治方案，中论述了该段防洪模型的设施原理、加糙方法、自动检测与控制系统的组成和功能，用恒定流与非恒定流相结合的验证方法，模型中重现了1991年洪水过程，为方案试验奠定了基础。     

跨杭州湾铁路桥河工试验模型桥墩设计关键问题研究

在河工模型试验中由于比尺效应的存在,雷诺数与实际河流差别很大,在研究桥墩、码头等桩柱结构的涉水工程影响时若按模型比尺缩制模型往往不能满足阻力相似的要求,从而影响试验准确性。通过水槽模型试验,对5 mm铁丝制作的几种常见布置形式的模型桩群绕流阻力进行试验。基于试验成果,以通苏嘉甬跨杭州湾铁路桥主墩为例,对主墩桩群进行概化。     

论变态动床河工模型及变率的影响

本文讨论了变态动床河工模型试验中,由于变率引起争议的几个重要问题:(1)几何变率的确定,作者提出应考虑边壁阻力与河底阻力的比值,在原型与模型应该接近相等的原则。(2)弯道水流与泥沙运动的相似问题,作者提出不应该破坏流速垂线分布的原则。(3)模型沙的选择,作者提出根据泥沙颗粒运动三种状态(层流、过渡、紊流),选择模型沙比尺的方法。(4)河床演变与水流运动时间比尺不一致的问题,作者作出解释。(5)由于在数值计算及模型试验中,所采用的糙率系数不准确引起的误差,提出了估计的方法。