河工模型实习报告-武汉大学水利水电学院港航

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1、河工模型实习报告班级：2010级港航一班姓名：学号：2010301580指导老师：陈立二〇一四年六月目录一实习目的及模型背景11.1实习的目的和意义11.2武桥水道物理模型背景11.2.1模型简介及模型范围11.2.2河段概况11.2.3航道问题及整治现状2二模型设计32.1导墙确定及断面划分32.2基本原理及约束条件32.3比尺确定42.4模型选沙4三模型制作53.1内业工作——断面数据读取53.2导线放样及模板架设63.3模型塑造6四模型测控系统74.1控制系统74.1.1流量控制系统74.1.2出口水位控制系统7

2、4.2测量手段74.2.1水位计74.2.2流速测量7五流速验证9六实习总结14一实习目的及模型背景1.1实习的目的和意义本次实习内容为定床河工模型设计、制作及验证试验。通过模拟河段范围及断面的划分、各比尺的确定、断面的读取、模板的架设及模型验证等步骤，初步掌握河工模型设计、制作及试验的基本原理、方法和主要工作流程；了解河工模型试验系统及各附属设备的主要功用。1.2武桥水道物理模型背景1.2.1模型简介及模型范围模型的范围上起蛤蟆矶，下迄武汉长江二桥，全长约21km。模型的动床范围上起白沙洲大桥上游，下到汉江河口止，动

3、床范围约10km。动床河工模型主要研究航道整治工程实施以后汉阳边滩及附近河床的冲淤变化以及局部河势变化，同时还要反映鹦鹉洲长江大桥、杨泗港大桥的影响。汉阳边滩年内变化与潜洲、荒五里边滩的变化直接相关。本次河工实习以学习该水道定床设计部分为主。1.2.2河段概况武汉河段上段为顺直分汊段，长期以来比较稳定。下段汉江入口及汉口边滩分别位于武汉长江大桥下游，距离汉阳边滩较近，汉口水文站原位于武汉关，武桥水道是长江干线航道发展规划中重点治理水道之一。是宜昌至安庆河段的上段即宜昌至武汉段。武桥水道位于长江中游武汉河段中段，上起汉阳

4、杨泗庙，下迄武汉长江大桥，全长5km。图1.1武桥水道平面图141.2.3航道问题及整治现状与一般的碍航浅滩不同，枯水期武桥水道可以满足规划航深与航宽的要求，但是在汉阳边滩淤积严重时，枯水期桥区上段航槽受到挤压而过于弯曲，与桥轴线法线方向交角过大，危及通航和桥墩安全。因此2003年启动了武桥水道河段航道整治的相关工作。按照《长江干线航道发展规划》要求，该水道2020年建设标准为3.7m×150.0m×1000m，通航保证率为98%。该水道从2013年开始试运行提高枯水期水深至3.7m。从2003年到2010年，经过艰苦

5、不懈的努力，终于实施了以长顺坝结合鱼骨坝守护潜州，限制枯水期汉阳边滩淤积展宽挤压航槽的航道整治工程。由于武桥水道位于武汉市主城区，地处桥区、港区、支流入汇区，周边环境以及通航环境非常复杂，牵一发而动全身，因此工程规模受到限制，特别是长顺坝尾部上提约500m，加上航道整治工程与城市过江通道鹦鹉洲大桥相互影响，影响了航道整治的效果。2011年3月测图显示，汉阳边滩宽度（以4m等深线计算宽度）超过660m，较过去有所减小，但仍然较宽，可能对4.5m航道产生挤压作用。因此，要进一步提升武桥水道通航水深到4.5m，要弄清楚武桥水

6、道航道变化趋势，并寻求解决问题的整治工程措施。14二模型设计2.1导墙确定及断面划分图2.1导线布置及断面划分2.2基本原理及约束条件由惯性力重力比相似，得流速比尺为：(1.1)流量比尺：(1.2)由惯性力阻力比相似可得糙率比尺为：(1.3)式中：λ为比尺符号，l、h、u、Q、nb分别为平面尺度、垂直尺度、流速、流量、河床糙率。根据定床模型试验规程要求，模型水流必须是紊流，要求模型的最小雷诺数为：Rem>1000～2000(1.4)14同时为了不使表面张力干扰模型的水流运动，要求模型最小水深：hmin>1.5cm(1.

7、5)2.3比尺确定模型满足水流运动相似、泥沙悬浮相似、起动相似、挟沙相似及河床变形相似，相应的比尺如下表。表2.1比尺汇总表几何相似平面比尺300悬移质与沙质推移质运动相似沉速比尺w4.39垂直比尺100粒径比尺0.53变率3起动流速比尺10水流运动相似流速比尺10干容重比尺2.1糙率比尺1.24含沙量比尺s0.076流量比尺3×105变形时间比尺820时间比尺302.4模型选沙悬移质当中的冲泄质对本河段河床冲淤变化影响较小，因此模型中悬移质泥沙只模拟床沙质部分。模型选用重率=1.05t/m3的塑料沙作为模型沙。14三

8、模型制作3.1内业工作——断面数据读取41断面数据读取如表3.1所示。表3.1原型～模型断面换算表原型模型原型模型起点距(m)高程(m)起点距(cm)高程(cm)起点距(m)高程(m)起点距(cm)高程(cm)0300301091.85559363.951839109.15183036.383933301149.435310383