水力学模型试验量测仪器及其精度要求、原始记录及计算表、坝区航道水流运动、船闸输水水力特性数值模拟基本方程

附录A水力学模型试验量测仪器及其精度要求表A水力学模型试验量测仪器及其精度要求施测对象测试仪器精度要求注意事项模型钢尺水准仪经纬仪全站仪水位及水面线水位测针测针零点高程的精度应控制在±0.1mm自动跟踪水位计率定曲线的偏差系数QUOTECv=σμQUOTECv=σμ，Cv=σ/μ，Cv不应大于5％，其中，σ为均方差；波高仪流量量水堰板文丘里流量计电磁流量计、超声波流量计安装应满足4.4.5条第6款检定流速毕托管旋桨流速仪(1)自检率定，率定测点不应少于15个，精度应满应超过2％~3％；(2)每一测点记录值不应少于4~5次，每次采集时间不应少于5s~10s；(3)断面流速迭加计算，与实测流量比较，两者误差不应超过5％激光流速速仪精度为±0.5％粒子图像测速仪(PIV)精度为±0.1％三维多普勒流速仪(ADV)精度为±0.5％压力测压管(1)用水准仪测定各测点及测压板基准高程；(2)在静水中校验测压管液面与测点高程一致，误差不应超过0.5mm排体连通性压力传感器每次测试前应进行自检率的偏差系数CvCv不应大于5％，每次测量的记录时间不应少于5s，以取得稳定的平均值为准过流面齐平，并应定时监测系统的温度漂移大气压气压计精度为±1%应按有关规定的技术要求安装气压计，按规定的检定周期送计量部门检定水温标准水银温度计精度为±0.2oC温度计的敏感触端应保持在试验水体内，应按规定的检定周期送计量部门复检真空度真空压力表精度为±0.1kPa应按有关规定的技术要求安装真空压力表，并按规定的检定周期送计量部门复检空化噪声水听器（一次仪器）频响范围为0.5~200kHz，测量精度为±1.5dB水听器安装时应注意其信号接收的方向性；水听器与其监测部位之间不得有空气阻隔噪声频谱分析仪精度为≥12bits，分析频率范围为1~160kHz风速风速仪精度为±0.01m/s拉压力拉压力传感器精度为±0.01kg附录B各项试验原始记录及计算表(样式)表B–1水面线观测记录表试验试验组次模型比尺上游水位（m）上游测针读数（cm）始终上游测针零点高程（m）下游水位（m）下游测针读数（cm）始终下游测针零点高程（m）原型流量（m3/s）堰上测针读数（cm）始终堰口测针读数（cm）测尺基点高程（m）测点编号测点距离（m）零点距离（m）测点模型高程（m）测点水面高程（m）备注试验者年月日计算者校核者表B–2水位流量观测记录表试验试验组次模型比尺开启门号闸门开度（m）量水堰测针读数（cm）原型流量（m3/s）上游水位测针读数（cm）上游水位（m）下游水位测针读数（cm）下游水位（m）备注试验者年月日计算者校核者

表B–3堰流流量系数计算表试验试验组次模型比尺堰流公式宽度b=（m）=流量Q（m3/s）上游水头H（m）下游水头hs（m）行近流速水头v2/2g（m）上游能头Ho（m）Ho1.5淹没度hs/Ho流量系数μ流态试验者年月日计算者校核者表B–4孔流流量系数计算表试验试验组次模型比尺堰流公式宽度b=（m）=开启门号闸门开度a（m）流量Q（m3/s）上游水头H（m）下游水头hs（m）行近流速水头v2/2g（m）相对开度a/H淹没度hs/Ho流量系数μ流态试验者年月日计算者校核者

表B–5毕托管流速记录表试验测杆编号模型比尺原型流量（m3/s）量水堰测针读数（cm）流速比尺断面编号测线号水深测点位置（m）毕托管水柱高差（cm）原型流速（m/s）流向备注倾斜垂直h试验者年月日计算者校核者表B–6旋桨流速仪流速记录表试验测杆编号模型比尺原型流速（m3/s）量水堰测针读数（cm）流速比尺仪器编号K=C=测线号水深（m）测量位置采样时间仪器读数n（cm/s）Vm（cm/s）Vp（cm/s）流向备注1234（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）试验者年月日计算者校核者

表B–7时均压力记录计算表试验试验组次模型比尺闸门开启情形：模型（cm）原型（m）闸孔号码上游水位（m）上游测针读数（cm）测针零点高程（m）下游水位（m）下游测针读数（cm）测针零点高程（m）原型流量（m3/s）量水堰测针读数（cm）堰口测针读数（cm）编号测压孔高程（m）测压管读数（cm）测压管水头（m）压力水头（cm）备注+（压）-（压）测压板零点高程（m）=试验者年月日计算者校核者

表B–8泄洪雾化记录及统计表表B-8.1工程泄洪雾化水工模型试验雾化雨强量测记录表（滴谱法）一、试验基本信息标准依据试验日期年月日试验时段时分至时分试验工况模型比尺二、试验条件上游测针读数(cm)开始下游测针读数(cm)开始结束结束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰测针读数(cm)开始流量计读数(L/s)开始结束结束原型流量(m3/s)测针零点高程原型值(m)上游下游量水堰三、雾化雨强滴谱纸面积(cm2)采用时长(s)测点位置备注四、雨滴谱统计雨滴直径(d/mm)1234…30…雨滴个数五、试验人员量测者记录者统计者校核者

表B-8.2工程泄洪雾化水工模型试验雾化雨强量测记录表（重量法或体积法）一、试验基本信息标准依据试验日期年月日试验时段时分至时分试验工况模型比尺二、试验条件上游测针读数(cm)开始下游测针读数(cm)开始结束结束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰测针读数(cm)开始流量计读数(L/s)开始结束结束原型流量m3/s测针零点高程原型值(m)上游下游量水堰三、雾化雨强仪器名称、型号、编号雨量计承接口面积(cm2)采用时长(s)降雨强度(cm)测点位置降雨量(mL)备注四、试验人员量测者记录者校核者表B-8.3工程泄洪雾化水工模型试验雾化雨强统计表（试验工况）测点编号测点位置采样时长(s)降雨量(mL)雾化雨强(mm/h)备注123…表B-8.4工程泄洪雾化水工模型试验泄洪风场量测记录表一、试验基本信息标准依据试验日期年月日试验时段时分至时分试验工况模型比尺二、常规水力参数上游测针读数(cm)开始下游测针读数(cm)开始结束结束原型上游水位(m)原型下游水位(m)量水堰测针读数(cm)开始流量计读数(L/s)开始结束结束原型流量m3/s测针零点高程原型值(m)上游下游量水堰三、泄洪风场仪器名称、型号、编号泄洪风场测点风向采用时长(s)测点风速(m/s)测点位置备注四、试验人员量测者记录者校核者表B-8.5工程泄洪雾化水工模型试验泄洪风场统计表（试验工况）测点编号测点位置采样时长s风速m/s风向备注123…

附录C典型工程泄洪雾化雨强换算关系表C.1已建类似工程泄洪雾化雨强换算关系工程名称坝型坝高(m)泄洪消能方式模型比尺模型特征流速(m/s)模型水流韦伯数We雾化雨强相似比尺修正系数KAK重力坝128宽尾墩+底流1:356.02.88×1050.7YT重力坝110宽尾墩＋戽流1:36_4.75×1050.51LKK重力坝119挑流（溢洪道）1:40_4.14×1051.6~2.00WJD重力坝165挑流1:35_2.74×1051.53~1.64XW拱坝294.5垗流（坝身）1:606.1~6.27.04×1051.53~1.74JPYJ拱坝305垗流（坝身）1:507.5~8.01.55×1061.71挑流（泄洪洞）1:506.86.34×1051.90~2.08注1：采用底流消能方式时K可取0.50～1.00，采用挑流消能方式时K可取1.50～2.10，如采用异型消能工或碰撞消能方式时K取较大值。注2：雾化雨强相似比尺修正系数K换算时，采用原型观测和模型试验相近的泄洪工况。

附录D泄洪雾化水工模型试验泄洪雾化参数量测仪器的要求表D.1泄洪雾化水工模型试验泄洪雾化参数量测仪器的要求量测对象测试仪器量程和允许误差雾化雨强滴谱纸0mm／h～5mm／h，允许误差为±5％雨滴谱仪0mm／h～5mm／h，允许误差为±5％常规雨量计5mm／h～240mm／h，允许误差为±5％特制雨量计＞5mm／h，允许误差为±5％适用于特殊量测要求，如大量程、多维度、降雨过程记录、智能记录采集等泄洪风场风速仪0.1m／s～10m／s，允许误差为±5％量测风速、风向

附录E坝区航道水流运动数值模拟基本方程E.0.1一维水流数值模拟可采用下列基本方程：1连续方程：(E.0.1-1)2运动方程：(E.0.1-2)式中A———过水断面面积，m2；Q———流量，m；Z———水位，m；t———时间，s；V———断面平均流速，m/s；x———水流纵向距离，m；g———重力加速度，m/s2；C———谢才系数；R———水力半径，m，可取断面平均水深。E.0.2平面二维水流数值模拟可采用下列基本方程:1连续方程：(E.0.2-1)2x方向运动方程：(E.0.2-2)3y方向运动方程：(E.0.2-3)式中Z———水位，m；t———时间，s；x、y———平面直角坐标，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———谢才系数；𝜈t———水流紊动黏性系数，m2/s。E.0.3三维水流数值模拟可采用下列基本方程：1连续方程：(E.0.3-1)2x方向运动方程：(E.0.3-2)3y方向运动方程：(E.0.3-3)4z方向运动方程：(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———三维直角坐标系坐标，z为垂向；t———时间，s；ρ———水的密度，kg/m3；p———水压强，N/m2；𝜈tx、𝜈ty、𝜈tz———沿x、y、z方向的水流紊动黏性系数，m2/s；fc———科氏力系数，s-1；g———重力加速度，m/s2。5当流速变化远小于重力加速度的影响时，可忽略垂向流速的影响，式(E.0.3-4)可简化为式(E.0.3-5)：(E.0.3-5)式中p———水压强，N/m2；z———垂向坐标，m；ρ———水的密度，kg/m3；g———重力加速度，m/s2。6三维水流数值模拟的水位可按式(C.0.3-6)计算：(E.0.3-6)式中Z———水位，m；t———时间，s；x、y———平面直角坐标，m；u、v——平均流速在x、y方向的分量，m/s；h———水深，m。E.0.4模拟方程中参数1谢才系数可按式(E.0.4-1)计算：(E.0.4-1)式中C———谢才系数；n———曼宁系数，又称糙率，工程方案或蓄水对过流断面产生较大影响和水工建筑物可能造成较大水流阻力时，应对曼宁系数进行调整；R———水力半径，m。2水流紊动黏性系数可按式(E.0.4-2)~式(E.0.4-5)计算：1)顺直岸线或宽阔水域：(E.0.4-2)2)回流对工程影响较小时：(E.0.4-3)(E.0.4-4)3)回流对工程影响较大时：(E.0.4-5)式中𝜈t———水流紊动黏性系数，m2/s；k———系数，取值范围为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———系数，取0.09；Kt———紊动动能，由紊动动能的输运方程确定；ε———紊动动能耗散率，由紊动耗散率的输运方程确定。

附录F船闸输水水力特性数值模拟基本方程F.0.1船闸输水水力特性数值模拟可采用基本方程:1连续方程：(F.0.1-1)2能量方程：(F.0.1-2)式中A1——闸室水域平面面积，m2；HT——船闸水头，m；t——时间，s；N——输水廊道支数；Ac——输水廊道控制断面面积，m2；V——输水廊道控制断面平均流速，m/s；Lnp——输水廊道换算长度，m；g——重力加速度，m2/s；ξ——输水系统阻力系数。附录G船闸输水廊道换算长度计算G.0.1串联输水廊道的换算长度可按式(G.0.1)计算：(G.0.1)式中Lnp——廊道换算长度，m，对于出水孔数大于15的出水支孔段廊道可取该段长度的1/2；Vi——第i段廊道断面平均流速，m/s；V——输水阀门段廊道断面平均流速，m/s；li——第i段廊道的长度，m。G.0.2并联输水廊道的换算长度可按式(G.0.2)计算：(G.0.2)式中Lnp——廊道换算长度，m，对于出水孔数大于15的出水支孔段廊道可取该段长度的1/2；Vi——第i段廊道断面平均流速，m/s；V——输水阀门段廊道断面平均流速，m/s；li——第i段廊道的长度，m。Q、Qi——主廊道和支廊道的流量，m3/s。

附录H船闸输水系统模型缩尺影响校正方法H.0.1对于复杂分散输水系统，模型缩尺影响可采用输水廊道摩阻系数校正法：当时，可根据模型流量计算原型流量，按式（H.0.1-1）计算模型和原型的雷诺数，并按式（E.0.1-2）分别计算原型和模型的沿程摩阻系数，求出摩阻系数的校正量，计算修正后的阻力系数和流量系数，再计算修正后的流量，重复上述迭代过程至摩阻系数的校正量接近零为止，得到校正后的原型输水系统水力参数。(H.0.1-1)(H.0.1-2)式中Re——水流雷诺数；u——廊道水流流速，m/s；𝜈——水的运动黏滞系数，m2/s；λ——摩阻系数；Δ——绝对粗糙度，m，各种边界的绝对粗糙度按表D取值；R——廊道水力半径，m。H.0.2对于简单分散输水系统，模型缩尺影响可采用水力特征值校正法：可根据模型的水力特征值按式（H.0.2-1）～式（H.0.2-3）进行模型缩尺影响的校正计算：(H.0.2-1)(H.0.2-2)(H.0.2-3)式中μp、μm——原型、模型船闸输水系统流量系数；Tp、Tm——原型、模型船闸输水时间，s；Qp、Qm——原型、模型船闸输水系统最大流量，m3/s。表H各种边界的绝对粗糙度Δ序号水流边界材料Δ(mm)1有机玻璃、塑料板0.030〜0.0802镀锌铁皮0.1503新钢管0.100〜0.2004微锈钢管0.200〜0.3005新铸铁管0.3006焊接钢管0.300〜0.6007木槽0.350〜0.7008钢筋混凝土廊道0.200〜0.6009混凝土管0.600〜1.00010旧钢管0.500〜2.00011水泥砂浆抹面槽壁0.75012接缝不抹灰浆的预制混凝土槽壁1.50013混凝土衬砌渠道1.800—3.800

附录J有压输水系统的数值模拟J.0.1控制方程压力管道中的水力瞬变由下述一对偏微分方程描述： (J.0.1-1) (J.0.1-2)式中H——从基准线算起的测压管水头；V——断面平均流速；f——沿程阻力系数；d——管道直径；a——水击波速；g——重力加速度；x、t——距离、时间。

附录K溃坝洪水数学模型基本控制方程K.0.1一维模型基本控制方程如下：连续性方程为 （K.0.1-1）动力方程为 （K.0.1-2）式中x——水流纵向距离，m；Q——流量，m3/s；t——时间，s；A——过水断面面积，m2；Z——水位，m；g——重力加速度，m/s2；R——水力半径，m；n——曼宁糙率系数；q——源汇项，m2/s，若无支流汇入或流出，q=0。K.0.2二维模型基本控制方程如下：连续性方程为 （K.0.2-1）x方向运动方程为 （K.0.2-2）y方向运动方程为 （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方向的单宽流