實(shí)驗(yàn)一大型水利樞紐仿真模型演示前修課程：無(wú)開(kāi)課對(duì)象：土木水利類(lèi)及其他一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．使學(xué)生了解水利水電工程的概況，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)水利樞紐的認(rèn)識(shí)，了解各種水工建筑物的型式功能等。2．解決水工專(zhuān)業(yè)學(xué)生在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中難以解決的具體問(wèn)題。二、實(shí)驗(yàn)的任務(wù)及技術(shù)1．對(duì)梯級(jí)開(kāi)發(fā)水利樞紐有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。2．掌握各種水工建筑物的功能、型式及工作原理。3．了解各種水流特性。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及模型數(shù)據(jù)大型水利樞紐仿真模型，由模型、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。模型尺寸：長(zhǎng)17cm，寬8cm，高3cm。四、實(shí)驗(yàn)成果（報(bào)告）1．簡(jiǎn)要敘述各級(jí)樞紐布置及壩型的特點(diǎn)。2．二灘水電站由哪些建筑物組成？各建筑物的功能是什么？3．丹江口水利樞紐的主要功能有哪些？它的綜合效益有哪些？4．什么是渠首建筑物？韶山灌溉樞紐中有哪些組成建筑物？5．通過(guò)參觀水利樞紐模型，談?wù)勀銓?duì)水利工程的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。6．你認(rèn)為模型中還有什么問(wèn)題？有什么改進(jìn)的措施？五、大型水利樞紐仿真模型演示說(shuō)明為滿足水工等專(zhuān)業(yè)的教學(xué)需要，解決水工專(zhuān)業(yè)學(xué)生在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中難以解決的具體問(wèn)題，同時(shí)為我校的其它相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生認(rèn)識(shí)水利水電工程提供有利條件和場(chǎng)所，學(xué)校經(jīng)過(guò)多方努力，設(shè)計(jì)建成了頗具特色的水利樞紐仿真模型。仿真模型以我國(guó)已建成的三個(gè)實(shí)際工程為原型，按一定的比例集中組建在一起，模擬水電能源的梯級(jí)開(kāi)發(fā)。綜合利用各種科技手段，對(duì)結(jié)構(gòu)、水流、聲響等進(jìn)行仿真，使大家有身臨其境之感覺(jué)。它包括三個(gè)梯級(jí)水利樞紐，第一、第二級(jí)為水利水電蓄水樞紐，其主要作用是防洪、發(fā)電和航運(yùn)；第三級(jí)為有壩引水樞紐，其主要作用是供水、灌溉和航運(yùn)。此模型規(guī)模較大、造型逼真、綜合性強(qiáng)、充分反映了我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用的原則和特點(diǎn)。(一)第一級(jí)蓄水樞紐第一級(jí)水利樞紐以四川二灘水電站為原型，按1：280比例制作，樞紐的主要作用是防洪、供水和發(fā)電。它是雅礱江干流上開(kāi)發(fā)的第一座梯級(jí)水電站，也是我國(guó)已建成的大壩中，裝機(jī)規(guī)模最大，單機(jī)容量最大和年發(fā)電量最大的水電站。壩址距攀枝花市46公里，主要建筑物包括：攔河大壩、壩身泄水建筑物、放空底孔、左岸地下廠房等。為滿足教學(xué)需要，在壩身減少了原型中的表、中孔數(shù)，增設(shè)了滑雪道泄水建筑物。1．?dāng)r河大壩二灘大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高240m，是我國(guó)第一座高度超過(guò)200m的大壩，壩長(zhǎng)778.9m，總庫(kù)容58億立方米。河谷兩岸地形陡峻，呈“V”字形，平面上呈喇叭口。是布置拱壩理想的地形，壩基巖石完整，堅(jiān)硬。根據(jù)拱壩布置的原則，壩軸線選定在喇叭口略偏下游處，兩岸壩肩布置根據(jù)地形、地質(zhì)條件，一端為徑向布置，另一端為非徑向布置。2．壩身泄水建筑物壩身泄水建筑物包括壩頂表孔溢流壩和壩身中孔，壩頂表孔溢流壩布置在主河道位置，堰面曲線采用WES曲線。設(shè)閘門(mén)控制，堰頂布置有五扇弧形閘門(mén)，孔口尺寸為11m×15m，以控制泄量和水位，當(dāng)天然來(lái)水流量小于下泄流量時(shí)，根據(jù)水庫(kù)調(diào)度要求，用閘門(mén)控制泄量，當(dāng)天然來(lái)水流量小于下泄流量時(shí)，閘門(mén)全部開(kāi)啟，自由下泄。壩身設(shè)四個(gè)中孔，對(duì)稱(chēng)布置在拱冠兩側(cè)，孔口尺寸6m×5.5m，當(dāng)表孔出流滿足不了泄水要求時(shí)，開(kāi)啟中孔，與表孔共同泄洪。在大壩下游346m建設(shè)有一座二道壩，用于抬高下游水位，形成水墊，達(dá)到消能的目的，減輕下泄水流對(duì)下游河道的沖刷，以保護(hù)大壩的安全。為了使學(xué)生更全面地了解，大壩建筑物和消能防沖的種類(lèi)，模型在原型的基礎(chǔ)上，將表孔、中孔各減至2個(gè)，另增設(shè)滑雪道以模擬空中對(duì)沖消能，滑雪道下泄的兩股水充在空中對(duì)撞消除部分能量。3．放空底孔放空底孔的主要作用是放空水庫(kù)，便于檢修，亦作為排沙孔，其進(jìn)口布置檢修閘門(mén)，出口布置工作閘門(mén)?？卓诔叽鐬?m×5.5m，采用挑流消能。4．地下水電站廠房由于受地形條件的限制，河道狹窄，在壩后布置電站較為困難，因此選擇地下廠房隧洞引水發(fā)電。共安裝6臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)容量為3300MW，年發(fā)電量170.4億度，是我國(guó)西電東送的骨干電站之一，該水電站建筑物主要包括進(jìn)水塔、紗水隧洞、地下廠房、調(diào)壓室及高壓開(kāi)關(guān)站等。隧洞進(jìn)口形式為洞式，孔口尺寸為11.5m×10m，地下廠房192m，寬26m。二灘工程于1991年9月14日正式開(kāi)工，1993年11月26日截流，1997年11月試運(yùn)行，1998年10月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2000年竣工。(二)第二級(jí)蓄水樞紐第二級(jí)水利樞紐以丹江口水利樞紐為原型按1:160比例制作，丹江口水利樞紐位于長(zhǎng)江最大支流漢江的中游丹江口市境內(nèi)，是漢江上最大的水利工程，也是20世紀(jì)60年代我國(guó)最壯觀的水利工程，同時(shí)又是南水北調(diào)中線水源工程。樞紐的主要任務(wù)是防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)和養(yǎng)殖。主要水工建筑物包括：擋水建筑物、泄水建筑物、水電站建筑物、通航建筑物等。1．擋水建筑物擋水建筑物由三種壩型組成：河床段為寬縫重力壩，岸壩段為實(shí)體重力壩和土石壩。原型壩總長(zhǎng)2494米，其中混凝土壩長(zhǎng)1141米，最大壩高97米，壩頂高程162米，最終大壩壩頂高程將達(dá)到175m?？値?kù)容209億立方米。左岸土石壩全長(zhǎng)1223米，最大壩高56米，右岸土石壩長(zhǎng)130米，最大壩高32米。因受模型的限制，為達(dá)到良好的演示效果，模型將表孔和深孔壩段各縮短了一定長(zhǎng)度，表孔與深孔在數(shù)量上也作了相應(yīng)的減少。2．泄水建筑物泄水建筑物包括泄洪深孔和溢流壩兩部分。泄洪深孔設(shè)在8至13壩段，原型長(zhǎng)度144米，孔口尺寸寬5米，高6米，共12孔。溢流壩段布置在河床中部14至24壩段，共長(zhǎng)264米，每壩段設(shè)兩個(gè)開(kāi)放式溢流孔，共20孔，孔寬8.5米，單孔最大泄流量為每秒2000立方米。溢流壩堰面曲線為WES曲線，閘門(mén)為平面閘門(mén)，采用挑流消能，挑流鼻坎的半徑為26.789m。3．通航建筑物由上游導(dǎo)航建筑物、垂直升船機(jī)、中間渠道、斜面升船機(jī)和下游引航道五部分組成。提升機(jī)起重能力為450t，最大提升高度45米，垂直升船機(jī)是一種使船只快速過(guò)壩的通航建筑物，與船閘相比它提升高度大、過(guò)壩時(shí)間短，適用于上下游水位差大，噸位小的船只。以由下至上通航為例，先將船只經(jīng)下游引航道，航行至承船箱內(nèi)通過(guò)提升機(jī)提升承船箱，至預(yù)定高度，經(jīng)運(yùn)行軌道水平過(guò)壩至上游水庫(kù)，再由提升機(jī)起吊下降至上游水面，船只駛出承船箱。4．水電站建筑物：水電站建筑物布置于25～32壩段，為壩后封閉式廠房，原型廠房全長(zhǎng)174米，裝有6臺(tái)15萬(wàn)千瓦，總裝機(jī)容量900MW，年均發(fā)電量約38億KW.h。主要建筑物包括：進(jìn)口攔污棚、通氣孔、閘門(mén)、管道、廠房、開(kāi)關(guān)站等。丹江口水利樞紐于1958年9月開(kāi)工興建，1967年11月下閘蓄水，1968年10月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1973年底完成現(xiàn)在的規(guī)模。目前正在進(jìn)行加高處理。(三)第三級(jí)有壩引水樞紐第三級(jí)有壩引水樞紐以韶山灌區(qū)為原型，按（1：120）比例制作。韶山灌區(qū)總灌溉面積為100萬(wàn)畝，是我國(guó)唯一的，實(shí)際灌溉面積超過(guò)設(shè)計(jì)面積的灌區(qū)水利工程。主要作用是：抬高水位、引水灌溉、沖沙放水等，主要水工建筑物包括：攔河滾水壩、泄水沖沙閘、取水閘、船閘等。1．?dāng)r河滾水壩攔河滾水壩的作用是既擋水又泄水，抬高河道水位，保證足夠的取用量，保障供水，滾水壩面采取WES曲線，采用挑流消能。2．取水閘取水閘的主要作用是取水灌溉、供水等。取水閘布置在河道的凹岸，其主要由進(jìn)水渠、閘室控制段、消能防沖段、兩岸連接建筑物等組成。進(jìn)水渠前布置有攔沙坎，主要作用為攔沙、防止泥沙進(jìn)入水閘、減少水閘及渠道的淤積。引水渠的作用是保證水流能平順地進(jìn)入閘室；閘室的作用是控制水位和流量；防沖消能段主要作用是減少過(guò)閘水流對(duì)下游河床的沖刷。3．船閘船閘的主要作用是滿足通航要求。由上游引道、上閘首、閘室段輸水廊道、下閘首和下游引航道等組成。上下游引航道的主要作用是停靠船只；輸水廊道的主要作用是給閘室充水、放水。當(dāng)船由下而上時(shí)，船進(jìn)入閘室，關(guān)閉下游閘門(mén)，由輸水廊道開(kāi)始給閘室充水；當(dāng)閘室內(nèi)水位與上游水位齊平時(shí)，停止閘室供水，打開(kāi)上游閘，船出閘。4．泄水沖沙閘本級(jí)水利樞紐中的泄水閘布置成深孔，兼有沖沙作用。由于河道右岸泥沙淤積較為嚴(yán)重，因此，交泄水沖沙閘布置在河道右岸，便于沖沙。水閘主要結(jié)構(gòu)包括：防滲鋪蓋、閘室、消能防沖段、上部工作橋、交通橋、閘門(mén)啟閉機(jī)等，泄水沖沙閘在洪水期啟用。實(shí)驗(yàn)二水工結(jié)構(gòu)靜力模型實(shí)驗(yàn)

前修課程：水工建筑物、結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)理論和方法。開(kāi)課對(duì)象：水利水電工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃そY(jié)構(gòu)（靜力）模型實(shí)驗(yàn)著重對(duì)重力壩壩段平面結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步了解水工結(jié)構(gòu)模型的方法及分類(lèi)、模型相似原理、模型設(shè)計(jì)的基本原則、模型材料、模型加荷方法以及試驗(yàn)量測(cè)技術(shù)及成果整理等。鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)的任務(wù)與要求1．對(duì)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)在水工建筑物設(shè)計(jì)、分析中的作用和地位有明確的認(rèn)識(shí)。2．初步掌握結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)相似理論、模型設(shè)計(jì)、制作、量測(cè)、數(shù)據(jù)處理分析等基本方法。3．通過(guò)對(duì)策略壩壩段平面結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)動(dòng)手實(shí)踐，加深對(duì)模型試驗(yàn)的全過(guò)程的了解，初步具有設(shè)計(jì)水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的能力。（1）模型材料及尺寸模型由石膏制成，石膏彈性模量為2500MPa。模型尺寸見(jiàn)下圖所示。圖1重力壩斷模型示意圖圖2溢流壩斷模型示意圖（2）加荷系統(tǒng)a)自重（預(yù)壓）荷載采用機(jī)械拉力式加荷系統(tǒng)；包括拉力桿、測(cè)力計(jì)、搖把盤(pán)等組成；b)水荷載采用千斤頂加載系統(tǒng)：包括油泵（加壓）、分油器、壓力表、高壓油管、千斤頂、墊塊等組成。（3）量測(cè)系統(tǒng)量測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)變片、導(dǎo)線、靜態(tài)應(yīng)變儀等組成。4．實(shí)驗(yàn)成果（1）簡(jiǎn)述水工結(jié)構(gòu)模型實(shí)驗(yàn)。（2）根據(jù)圖中所示重力壩斷面：原型壩高97.5m，設(shè)計(jì)水位▽90.0m，壩體混凝土彈性模量Ep=2.5×104MPa，泊松比μ=0.2，壩厚14m，壩底寬68.25m，模型用石膏制成，模型比尺CL=150，Cr=1/6，CE=10，壩基按彈性地基處理，重力壩荷載僅考慮水荷載。圖3重力壩斷面圖1）用材料力學(xué)法，計(jì)算原型壩壩踵、中部和壩址處的應(yīng)力。2）實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果：1號(hào)測(cè)點(diǎn)（壩踵）εx=εxy=εy=2號(hào)測(cè)點(diǎn)（中部）εx=εxy=εy=3號(hào)測(cè)點(diǎn)（壩趾）εx=εxy=εy=根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)結(jié)果計(jì)算模型壩壩踵、中部和壩趾處的應(yīng)力。根據(jù)相似關(guān)系推算到原型壩壩踵、中部和壩址處的應(yīng)力，并和用材料力學(xué)法計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析比較。（3）根據(jù)圖中所示溢流壩斷面，原型壩高72.0m，設(shè)計(jì)水位▽65.0m，壩全混凝土彈性模量Ep=2.5×104MPa、泊松比μ=0.2，壩厚22m，壩底寬62.5m，模型比尺Cl=100，Cr=1/6，CE=9，壩基按彈性地基處理，溢流壩荷載僅考慮水荷載圖4溢流壩斷面1）用材料力學(xué)法，計(jì)算原型壩壩踵、中部和壩址處的應(yīng)力。2）實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果：1號(hào)測(cè)點(diǎn)（壩踵）εx=εxy=εy=2號(hào)測(cè)點(diǎn)（中部）εx=εxy=εy=3號(hào)測(cè)點(diǎn)（壩趾）εx=εxy=εy=根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)結(jié)果計(jì)算模型壩壩踵、中部和壩趾處的應(yīng)力。根據(jù)相似關(guān)系推算到原型壩壩踵、中部和壩址處的應(yīng)力，并和用材料力學(xué)法計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析比較。三、水工結(jié)構(gòu)靜力模型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(一)課程性質(zhì)和目的：1、水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)所謂水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)就是將原型以某一比例關(guān)系縮小成模型，然后向該模型施加與原型相關(guān)的荷載，根據(jù)從模型上獲得的信息如應(yīng)變位移等，通過(guò)一定的相似關(guān)系推出原型建筑物在應(yīng)力、變形強(qiáng)度等成果。2、進(jìn)行水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的目的和意義水工建筑物因其受力特征、幾何形狀、邊界條件等均較復(fù)雜，特別是修建在復(fù)雜地基上建筑物更為如此，盡管計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間有限元等正迅速發(fā)展，但目前還不能用理論分析方法完美地解決建筑物的穩(wěn)定和應(yīng)力問(wèn)題，因此模型試驗(yàn)作為一種研究手段則具有重要的意義，可歸納成如幾個(gè)方面：（1）通過(guò)對(duì)水工建筑物的模型試驗(yàn)研究可以驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)外大型和重要的水工建筑物的設(shè)計(jì)，都同時(shí)要求進(jìn)行計(jì)算分析和試驗(yàn)分析，以期達(dá)到互相驗(yàn)證的目的。（2）通過(guò)對(duì)原型結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)，預(yù)測(cè)水工建筑物完建后的運(yùn)行情況以及抵御事故的能力。（3）由于物理模型是對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)性態(tài)的模擬，在模型上還有可能出現(xiàn)原先未知而又實(shí)際存在的某些現(xiàn)象，因此模型試驗(yàn)研究不僅僅是對(duì)數(shù)理分析方法的驗(yàn)證，而且是獲得更豐富切合實(shí)際的資料的積極探索，所以進(jìn)行水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)?zāi)康囊彩歉玫靥剿餍吕碚?、新材料、新技術(shù)、新工藝的一種手段。3、結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容：（1）大型水工建筑物的整體應(yīng)力及變形問(wèn)題。（2）結(jié)構(gòu)物之間的聯(lián)合作用問(wèn)題。（3）地下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與穩(wěn)定問(wèn)題。（4）大壩安全度及破壞機(jī)理問(wèn)題。（5）水工結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性問(wèn)題。（6）驗(yàn)證新理論、新方法、新材料、新工藝等。4、模型試驗(yàn)的分類(lèi)方法（1）按建筑物的模擬范圍和受力狀態(tài)分類(lèi)1）整體結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)：研究整體建筑物在空間力系作用下的強(qiáng)度或穩(wěn)定問(wèn)題。2）平面結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)：研究結(jié)構(gòu)單位長(zhǎng)度斷面在平面力系作用下的強(qiáng)度和穩(wěn)定問(wèn)題，如重力壩壩段平面結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)就是研究重力壩在水荷載作用下的應(yīng)力和變形。3）

半整體結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)：（2）按作用荷載特性分類(lèi)1）靜力結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)：研究水工建筑物在靜荷載（靜水壓力、自重、溫度等）作用下的應(yīng)力、變形及穩(wěn)定問(wèn)題的整體或斷面（平面）模型試驗(yàn)。在靜力試驗(yàn)中還可分為線彈性結(jié)構(gòu)應(yīng)力模型試驗(yàn)（模型材料以石膏為主）和非線性結(jié)構(gòu)模型破壞試驗(yàn)，即地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)（模型材料以高容重、低強(qiáng)度、低變形模量的非線性模型材料重晶石粉等為主）。2）動(dòng)力結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)：研究水工建筑物在動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和動(dòng)力反應(yīng)的模型試驗(yàn)。我們教學(xué)實(shí)驗(yàn)選用靜力模型試驗(yàn)中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力模型試驗(yàn)，這是結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中采用較多的一類(lèi)試驗(yàn)，它的目的主要是了解結(jié)構(gòu)在受到正常荷載或特殊荷載作用下的結(jié)構(gòu)性態(tài)，如應(yīng)力大小及應(yīng)力及分布變形等，對(duì)不滿足工程要求的結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)措施，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。5、結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的相似原理怎樣才能使水工結(jié)構(gòu)模型反映出原型水工結(jié)構(gòu)的力學(xué)現(xiàn)象呢？這就要求模型與原型兩者必須相似。所謂相似包括兩個(gè)基本概念，其一是模型和原型之間的同類(lèi)物理量之比為常數(shù)，稱(chēng)為相似常數(shù)（相似常數(shù)），最常遇到的是彈性相似，各物理量的相似常數(shù)如下表：表1相似常數(shù)列表其二是模型各物理量之間和原型各物理量之間有相同關(guān)系方程式。例如對(duì)于兩相似系統(tǒng)中的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系若對(duì)于原型有σp=Ep·εp·，則對(duì)于模型應(yīng)有σm=Em·εm。相似定理是進(jìn)行模型試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，有三個(gè)相似定理：（1）相似第一定理：對(duì)于彼此相似的理解其相似指標(biāo)等于1或其相似判據(jù)為一不變量。（2）相似第二定理：任一現(xiàn)象的各物理量之間的關(guān)系方程式，都可以轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱方程而兩個(gè)相似現(xiàn)象的無(wú)量綱方程中的各個(gè)對(duì)應(yīng)項(xiàng)都是相似判據(jù)式。（3）相似第三定理：在物理方程相同的情況下，若單值條件相似，則這兩現(xiàn)象一定相似。應(yīng)用相似第一定理和相似第二定理，可以弄清楚兩相似體中諸物理量之間的關(guān)系，從而推導(dǎo)出模擬某一自然現(xiàn)象或物理規(guī)律所必須遵循的相似準(zhǔn)則，再由相似第三定理，賦予兩相似體中各項(xiàng)單值條件以具體的不同數(shù)量級(jí)，即可獲得模擬這一現(xiàn)象符合相似理論的不同規(guī)模的模型方案供比較選用，這就是相似理論在模型試驗(yàn)中的應(yīng)用。線彈性模型所遵循的相似準(zhǔn)則可根據(jù)相似原理由彈性力學(xué)的基本方程式和邊界條件推出：至于水工結(jié)構(gòu)模型破壞試驗(yàn)不再祥述。6、模型設(shè)計(jì)怎樣進(jìn)行模型設(shè)計(jì)呢？由上節(jié)相似原理的公式得到CE=Cr·Cl，這就是說(shuō)模型設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容就是要解決：用什么材料做模型（確定CE），模型該做多大（定Cl），以及在模型上該加多大的荷載（定Cr）三個(gè)問(wèn)題，這就要根據(jù)原型資料及試驗(yàn)條件的具體情況分析確定。對(duì)教學(xué)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停海▽賾?yīng)力模型）Cl：應(yīng)力模型常采用Cl=100～200，幾何比尺的選用還與模型的邊界條件、地質(zhì)構(gòu)造分布情況、模型槽尺寸及量測(cè)設(shè)備等有關(guān)，必須加以綜合考慮，教學(xué)模型采用Cl=100，CE、Cμ、Cr是代表材料的一些物理力學(xué)性質(zhì)的相似常數(shù)，這幾個(gè)常數(shù)確定了采用模型材料的種類(lèi)，教學(xué)模型采用石膏材料，石膏屬脆性材料，它的μ值與巖石及混凝土很接近，亦能滿足Sμ=1的條件。一般應(yīng)力模型的Em取值大于1000MPa，教學(xué)模型見(jiàn)圖，模型采用Em=2500MPa的石膏材料，原型材料的Ep=25000MPa，這時(shí)CE=10。Cr和Cp：根據(jù)相似關(guān)系Cr=Cp，這兩個(gè)常數(shù)用于確定模型荷載的大小及加荷方式。當(dāng)Cl、CE確定時(shí)，Cr可由Cr/Cl推出，由于試驗(yàn)加荷方式采用油壓千斤頂系統(tǒng)加載，模擬水壓時(shí)Cr（或Cp）有較寬的變幅可供選擇。此外，邊界條件、地基范圍的確定也是模型設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的重要因素。原則上地基范圍的大小應(yīng)包括結(jié)構(gòu)受荷載作用后所影響的區(qū)域。一般對(duì)地基無(wú)特殊要求的情況下，重力壩斷面模型的壩基范圍取為：上游壩基長(zhǎng)度不小于1.3倍壩底寬或1.0倍壩高，下游壩基長(zhǎng)度不小于2.0倍壩底寬或1.5倍壩高。壩基深度不小于1.5倍壩底寬度或1.0倍壩高。7、模型材料、模型制作（1）模型材料，對(duì)模型材料的要求：與原型材料的物理力學(xué)性能相似，保證材料均勻性，各向同性、連續(xù)性、穩(wěn)定性，材料凝固前有較好的和易性，便于施工和修補(bǔ)。目前常用的壩工模型材料有：純石膏材料、石膏混合材料；此外還有以石膏、重晶石粉、砂子和甘油、機(jī)油等為原料的地質(zhì)力學(xué)模型材料。（2）模型制作：由從事模型試驗(yàn)的工程師進(jìn)行模型放樣，由專(zhuān)門(mén)熟練的模型工進(jìn)行制作。圖5某重力壩斷面8、模型加荷模型加荷方法：主要有液體加荷、氣壓加荷和千斤頂加荷等。我們教學(xué)模型上采用千斤頂加荷。千斤頂加荷法：把作用于壩上的水壓力分成若干個(gè)區(qū)，計(jì)算出每個(gè)區(qū)的合力，然后用不同規(guī)格的千斤頂以集中力方式加到每個(gè)區(qū)的合力位置上。為了使受力面上的壓力分布盡量接近實(shí)際，往往在千斤頂與壩面之間設(shè)計(jì)有各種墊塊，使千斤頂出力能以分布力的方式傳到結(jié)構(gòu)上去。這類(lèi)加荷系統(tǒng)包括：油泵、分油器、油壓表、千斤頂、墊塊以及高壓油管等設(shè)備。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，由于它可以很方便地改變壓強(qiáng)，可適用于不同加荷的需要，不僅適用于彈性應(yīng)力模型，而且多用它進(jìn)行結(jié)構(gòu)破壞試驗(yàn)。它的缺點(diǎn)是設(shè)備的加工精度要求高，要嚴(yán)格控制漏油問(wèn)題。9、安裝量測(cè)技術(shù)及成果整理在結(jié)構(gòu)靜力模型試驗(yàn)中，通常需要量測(cè)的兩個(gè)參數(shù)是應(yīng)變和位移。有了測(cè)量的應(yīng)變值就可以計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的正應(yīng)力及主應(yīng)力及其方向和大小，當(dāng)測(cè)點(diǎn)足夠多時(shí)就可以得到應(yīng)力分布。有了測(cè)點(diǎn)的位移值就可以得到結(jié)構(gòu)的局部變形和整體變形，以及破壞的發(fā)生與發(fā)展。目前，在模型試驗(yàn)中，常用的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法有電測(cè)法、機(jī)測(cè)法、光測(cè)法等，本次模型實(shí)驗(yàn)采用電測(cè)法，求解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析問(wèn)題。所謂電測(cè)法就是采用敏感元件電陰片測(cè)量應(yīng)變，因此貼片工藝及貼片技術(shù)是非常關(guān)鍵的問(wèn)題，它直接關(guān)系到測(cè)量成果的可靠性或?qū)嶒?yàn)的成敗。這里講的貼片技術(shù)包括電阻片選用及質(zhì)量檢驗(yàn)，試件的表面處理；電阻片的保護(hù)和防潮處理等。對(duì)于我們研究應(yīng)力模型上測(cè)點(diǎn)貼片位置，一般以滿足試驗(yàn)任務(wù)的要求，例如一般需要獲得應(yīng)力分布、最大應(yīng)力等。一般要求重復(fù)試驗(yàn)的測(cè)值變幅不大于5με。對(duì)于這種常溫靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量一般的程序?yàn)椋菏紫葘?duì)模型進(jìn)行預(yù)壓，以消除其殘余變形，預(yù)壓荷截的大小可取材料的極限強(qiáng)度的1/4左右，預(yù)壓次數(shù)的多少與不同的模型材料有關(guān)。然后進(jìn)行正式加荷，每次加荷順序必須統(tǒng)一，并盡量與原型實(shí)際工作狀態(tài)一致，每級(jí)加荷完畢需要有穩(wěn)壓時(shí)間，使模型變形趨于穩(wěn)定（一般為10～15分鐘），方可正式開(kāi)始測(cè)量應(yīng)變值，每級(jí)荷最好連續(xù)循環(huán)測(cè)讀兩次，用以核對(duì)及復(fù)查。靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量一般最少重復(fù)三次。模型位移的測(cè)量也有機(jī)測(cè)與電測(cè)兩種方法。機(jī)沒(méi)主要應(yīng)用千（百）分表進(jìn)行位移測(cè)量，其特點(diǎn)是比較直觀、精度高，但儀器設(shè)置有一定局限性，受測(cè)量時(shí)間影響較大。電測(cè)主要用位移傳感器，這是發(fā)展方向。隨著高科技的發(fā)展，現(xiàn)在試驗(yàn)量測(cè)技術(shù)越來(lái)越自動(dòng)化，這類(lèi)測(cè)試系統(tǒng)主要由三部分組成，即：自動(dòng)巡回檢測(cè)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，輸出、打印、顯示，繪圖等外部設(shè)備，藉助于計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及成果記錄等，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程序控制，促進(jìn)了模型試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)模型試驗(yàn)量測(cè)的應(yīng)變值和模型相似理論換算到原型，得到原型建筑物的特征點(diǎn)的應(yīng)變應(yīng)力值，并畫(huà)出水工結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形規(guī)律圖，結(jié)合水工結(jié)構(gòu)的基本理論進(jìn)行成果分析。重力壩平面結(jié)構(gòu)模型上任一點(diǎn)應(yīng)力可根據(jù)該點(diǎn)的一個(gè)實(shí)測(cè)應(yīng)變值按下式進(jìn)行計(jì)算：（不直接承受水壓力的表面）式中：σx、σy、τxy分別為原型水平、垂直向正應(yīng)力和剪應(yīng)力Em、μ為模型材料的彈性模量和泊松比，Cf、Cl為密度和幾何尺寸的相似常數(shù)；εx、εy和εxy分別為模型實(shí)測(cè)的水平、垂直和45°方向的應(yīng)變值。示得σx、σy和τxy后，再按下式求得主應(yīng)力。上式中：代數(shù)值較大的主應(yīng)力為第一主應(yīng)力。一般電阻應(yīng)變儀以拉應(yīng)變?yōu)檎?，壓?yīng)變?yōu)樨?fù)值，因而在脆性材料結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中，通常也以拉應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負(fù)值。（材料力學(xué)法，規(guī)定則相反，正應(yīng)力以壓為正以拉為負(fù)）。確定應(yīng)力方向角的步驟是：首先按照?qǐng)D6中確定0o方向，接著畫(huà)出α角（當(dāng)α解為正值時(shí)，從0o（x坐標(biāo)）線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)α角為負(fù)值時(shí)，則順時(shí)針為。根據(jù)α角方向給出兩條相互垂直的線，此即為兩個(gè)主應(yīng)力的方向線。但第一主應(yīng)力的方向還要根據(jù)剪應(yīng)力的符號(hào)確定，當(dāng)剪應(yīng)力為正值時(shí)，第一主應(yīng)力在坐標(biāo)的第一、三象限；當(dāng)剪應(yīng)力為負(fù)值時(shí)，則在第二、四象限內(nèi)。圖6應(yīng)變花的貼法原型各點(diǎn)位移的計(jì)算公式為(二)實(shí)驗(yàn)步驟：按照上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其具體步驟見(jiàn)框圖。圖7試驗(yàn)步驟框圖實(shí)驗(yàn)三壩面壓力和壩下消能水力學(xué)實(shí)驗(yàn)

前修課程：水力學(xué)、水工建筑物開(kāi)課對(duì)象：水力水電工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)裝置主要模擬各種壩工消能方案，對(duì)挑流消能、底流消能、戽流消能等多種消能方式的水流形態(tài)進(jìn)行演示，可對(duì)水位、水深、流速、壓力等物理量分別采用常規(guī)方式及電測(cè)方式進(jìn)行量測(cè)。并可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，計(jì)算、比較各種消能方式下的消能率、建筑物表面的壓力分布、過(guò)流斷面的流速分布。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可從直觀上了解水工建筑物上、下游水流的銜接方式和各種方案的消能原理，通過(guò)溢流壩的底流、挑流、消力戽消能實(shí)驗(yàn)以及壩面壓力量測(cè)，可加深對(duì)本課程中有關(guān)理論的理解。增強(qiáng)判別消能效果及壩荷壓力的感性知識(shí)。鞏固和驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析水流現(xiàn)象的能力，掌握常規(guī)量測(cè)儀器的使用方法，提高動(dòng)手、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究技能。二、裝置說(shuō)明根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，?shí)驗(yàn)水槽采用矩形斷面的平底渠道，渠長(zhǎng)約6000mm，寬300mm，高500mm。渠尾裝有可開(kāi)關(guān)的控制尾門(mén)，用于調(diào)節(jié)下游水位。渠首裝有調(diào)節(jié)流量的控制閥門(mén)及可調(diào)節(jié)高度的溢流槽。在渠上設(shè)有滑車(chē)測(cè)架，用來(lái)固定測(cè)針、畢托管和其它測(cè)桿。堰形為實(shí)用堰，堰面采用WES曲線，堰高320mm，堰頂設(shè)計(jì)水頭80mm，曲線下接1：0.7的直線段，下接可裝卸的消能工。設(shè)計(jì)流量Q=15l/s?？扇菀籽b卸的各種活動(dòng)消能工型式，可分別摸擬挑流消能、面流消能、底流消能、戽流消能等多種消能方式的水流形態(tài)。三、底流消能試驗(yàn)（一）儀器設(shè)備鋼尺一根、滑車(chē)側(cè)針一架、測(cè)壓板、消力池型式2套、畢托管及壓差計(jì)、小鐵盒一套。（二）實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)觀測(cè)不同的底流消能形式的水流流態(tài)，了解底流的水躍特性，測(cè)量壩面壓力、水躍長(zhǎng)度、躍前和躍后水深及下游躍后流速分布等水力參數(shù)。繪出壩面動(dòng)水壓力分布和底流消能流態(tài)圖并做簡(jiǎn)要的比較分析。（三）實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝底流消能工型式,檢查準(zhǔn)備工作。2、打開(kāi)尾門(mén)，開(kāi)泵。3、開(kāi)進(jìn)水閘、調(diào)節(jié)進(jìn)水閘或溢流槽高度使堰上水位至所需要的實(shí)驗(yàn)水位（設(shè)計(jì)水位）。4、用尾門(mén)調(diào)節(jié)槽內(nèi)水深使水流產(chǎn)生完整水躍。5、測(cè)量水躍各要素（水躍長(zhǎng)度，躍前、躍后水深）。6、通過(guò)測(cè)壓板量測(cè)壩面壓力。7、通過(guò)畢托管量測(cè)躍后水槽過(guò)水?dāng)嗝娴牧魉俜植肌?、各測(cè)量項(xiàng)目完成后關(guān)閉進(jìn)水閘門(mén)，關(guān)泵。9、換另一種底流消能型式。10、重復(fù)2～8步驟。11、清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。12、實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（四）注意事項(xiàng)1、慢慢調(diào)節(jié)進(jìn)水閘，使堰上水位穩(wěn)定保持至實(shí)驗(yàn)水位時(shí)，再調(diào)節(jié)尾門(mén)，待水躍穩(wěn)定不再前后移動(dòng)時(shí)再測(cè)。2、各個(gè)測(cè)壓管連接畢托管的橡皮管不能含有氣泡。3、畢托管必須正對(duì)水流方向并不能露出水面。4、畢托管每次上提后，必須稍等一會(huì)，待玻璃管中水面穩(wěn)定后再讀數(shù),可從底部開(kāi)始測(cè)量，以后逐步上提，每次提高（h/5～h/6），共測(cè)5～6點(diǎn)。四、消力戽消能實(shí)驗(yàn)（一）儀器設(shè)備鋼尺一根、滑車(chē)側(cè)針一架、測(cè)壓板、消力戽消能工型式兩套、畢托管及壓差計(jì)、小鐵盒一套。（二）實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求觀測(cè)兩種消力戽可能發(fā)生的各種水流銜接形式和流態(tài)。量測(cè)產(chǎn)生上、下臨界戽的壩上、壩下水位及流量。針對(duì)某一穩(wěn)定戽流量測(cè)壩面壓力、壩下水面線及流速分布、分析戽流消能特點(diǎn)。繪出壩面壓力和消力戽消能流態(tài)圖。（三）實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝消力戽消能工，檢查準(zhǔn)備工作。2、打開(kāi)尾門(mén)，接通電源開(kāi)泵。3、調(diào)節(jié)進(jìn)水閘或溢流槽高度，使堰上水頭至所需要的試驗(yàn)水位（設(shè)計(jì)水位）。4、調(diào)節(jié)尾門(mén)，觀測(cè)槽內(nèi)不同水深所產(chǎn)生的不同的消力戽水流流態(tài)，量測(cè)自由戽流、下臨界流、上臨界流和淹沒(méi)戽流所對(duì)應(yīng)的下游水位。5、在上、下臨界戽流之間，對(duì)某一下游水深通過(guò)畢托管量測(cè)斷面的流速分布。6、通過(guò)測(cè)壓板量測(cè)壩面壓力分布。7、各測(cè)量項(xiàng)目完成后關(guān)閉進(jìn)水閘門(mén)，關(guān)泵。8、換另一種消力戽消能型式9、重復(fù)2～7步驟。10、清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。11、實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（四）注意事項(xiàng)量測(cè)壓力及流速要注意的事項(xiàng)同底流消能。五、挑流消能試驗(yàn)（一）儀器設(shè)備鋼尺一根、滑車(chē)側(cè)針一架、測(cè)壓板、連續(xù)式挑坎和差動(dòng)式挑流鼻坎各1套、畢托管及壓差計(jì)、小鐵盒一套。（二）實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求分別觀測(cè)連續(xù)式挑坎和差動(dòng)式挑流鼻坎的水流流態(tài)，在設(shè)計(jì)水位下量測(cè)挑流水舌形態(tài)、挑距。量測(cè)壩面壓力及挑流沖擊點(diǎn)的河床壓力。量測(cè)下游斷面流速分布。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析比較連續(xù)式和差動(dòng)式鼻坎的消能情況，給出流態(tài)示意圖。（三）實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝挑流鼻坎，檢查準(zhǔn)備工作。2、打開(kāi)尾門(mén)，接通電源開(kāi)泵。3、調(diào)節(jié)進(jìn)水閘，使堰上水頭至所需要的試驗(yàn)水位（設(shè)計(jì)水位）。4、調(diào)節(jié)尾門(mén)，使壩下游槽內(nèi)水位低與挑坎高程。5、針對(duì)某一下游水位，量測(cè)挑流拋射高度、距離、入水角度。6、通過(guò)測(cè)壓板量測(cè)壩面壓力分布及挑射水流沖擊點(diǎn)壓力分布。7、量測(cè)下游斷面流速分布。8、換另一種挑流鼻坎型式。9、重復(fù)2～7步驟。10、清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。11、實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（四）、注意事項(xiàng)量測(cè)壓力及流速分布要注意的事項(xiàng)同底流消能實(shí)驗(yàn)。五、壩面壓力和下游消能水力學(xué)消能實(shí)驗(yàn)報(bào)告(一)壩面壓力實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：2、有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)值：堰形：堰頂高程：堰設(shè)計(jì)水頭：設(shè)計(jì)水位：流量：3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)壩面壓力量測(cè)：表1壓力分布測(cè)量記錄表測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高程測(cè)壓管讀數(shù)a時(shí)均壓力P1234567891011121314151617181920

測(cè)壓板零點(diǎn)讀數(shù)高程時(shí)均壓力計(jì)算公式：P＝

(2)壩面壓力分布圖1壩面壓力分布圖（二）底流消能實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求2、有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)值堰形：堰頂高程：堰設(shè)計(jì)水頭：設(shè)計(jì)水位：流量：3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)一般型消力池a.上游水位▽上＝堰頂水頭Ｈ＝▽上－▽堰b.水躍特性表2水躍特性記錄表項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值躍前水深／cm躍后水深／cm水躍長(zhǎng)度

水躍計(jì)算公式：躍前水深：h′＝躍后水深：h″＝水躍長(zhǎng)度：Ｌ＝

c.壩下流速分布．表3壩下m斷面中線流速量測(cè)匯錄表測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：1234567

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α=流速計(jì)算公式v=

d.水流流態(tài)描述圖2一段消力池的水流流態(tài)(2)ＵＳＢＲⅡ型消力池a.上游水位▽上＝堰頂水頭Ｈ＝▽上－▽堰b.水躍特性表4水躍特性記錄表項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值躍前水深／cm躍后水深／cm水躍長(zhǎng)度水躍計(jì)算公式：躍前水深：h′＝躍后水深：h″＝水躍長(zhǎng)度：Ｌ＝c.壩下流速分布表5壩下m斷面中線流速量測(cè)匯錄表測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：1234567

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α=流速計(jì)算公式v=d.水流流態(tài)描述圖3ＵＳＢＲⅡ型的水流流態(tài)(三)戽流消能實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求2、有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)值堰形：堰頂高程：堰設(shè)計(jì)水頭：設(shè)計(jì)水位：流量：3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)戽流流態(tài)描述表6戽流流態(tài)及對(duì)應(yīng)的下游水深消能型式自由戽流下臨界戽流上臨界戽流淹沒(méi)戽流戽流消能（A）戽流消能（B）(2)消能工下游流速分布表7戽流消能（A）測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：12345

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α＝流速計(jì)算公式v=表8戽流消能（B）測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：1234

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α=流速計(jì)算公式v=(3)兩種消力戽流態(tài)的簡(jiǎn)要分析比較圖4戽流消能（A）的水流流態(tài)圖5戽流消能（B）的水流流態(tài)(四)挑流消能實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求2、有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)值堰形：堰頂高程：堰設(shè)計(jì)水頭：設(shè)計(jì)水位：流量：3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）挑流水舌形態(tài)量測(cè)表9挑流水舌形態(tài)及對(duì)應(yīng)的下游水深消能型式下游水深最小挑距最大挑距備注平順連續(xù)式挑坎矩形差動(dòng)式挑坎（2）消能工下游流速分布表10平順連續(xù)式挑坎測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：123

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α=流速計(jì)算公式v=表11矩形差動(dòng)式挑坎測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位置高度距底／cm比壓板壓差計(jì)讀數(shù)△h=h2-h1流速值v備注：1234

計(jì)算公式：比壓板傾斜角度α=流速計(jì)算公式v=（3）兩種挑流消能流態(tài)的描述及其簡(jiǎn)要分析比較圖6平順連續(xù)式挑坎的水流流態(tài)圖7矩形差動(dòng)式挑坎的水流流態(tài)實(shí)驗(yàn)四水工滲流實(shí)驗(yàn)一、土壩滲流縫隙槽模型實(shí)驗(yàn)（I）土壩滲流縫隙槽模型實(shí)驗(yàn)是利用粘性液體（甘油）在模型的壩斷面與平板間狹窄縫中流動(dòng)（縫寬1mm），能很好顯示出層流運(yùn)動(dòng)特性，來(lái)模擬土壩中滲流。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，找出土壩浸潤(rùn)線的位置坐標(biāo)，并與理論計(jì)算成果相比較；2．觀察水位變化時(shí)，浸潤(rùn)線位置的變化情況；3．觀察流動(dòng)的流線狀態(tài)及其特性，并對(duì)層流運(yùn)動(dòng)得到進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)。（二）實(shí)驗(yàn)原理粘性液體（甘油）在狹窄縫隙中流動(dòng)時(shí)，形成層流，且符合達(dá)西定律，用此來(lái)模擬土基中的滲流，粘性流在縫隙中流動(dòng)的平均流速為式中：Km—縫隙槽的透水系數(shù)，決定于縫隙寬度和粘滯性的常數(shù)，α——縫隙的半寬；V——液體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)；g——重力加速度；dh——沿流動(dòng)方向ds距離上的水頭損失。（三）實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置由實(shí)驗(yàn)課中講述。實(shí)驗(yàn)步驟如下：1．每人準(zhǔn)備一張方格紙，大小為75cm×25cm；2．熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并做好實(shí)驗(yàn)前的分工準(zhǔn)備工作；3．用方格紙繪制好與模型尺寸同樣大小的土壩模型圖，見(jiàn)附圖（按本組所確定的實(shí)驗(yàn)土壩類(lèi)型繪制）；4．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，向模型槽內(nèi)充液到固定液位，調(diào)整上下游水位高度，使上游保持溢流狀態(tài)，下游也開(kāi)始溢流時(shí)，即形成了穩(wěn)定的水面；5．將有染色液體的細(xì)金屬管分別放在壩面的液面高