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4.7.2 水流特性试验宜选用实测大、中潮潮型作为代表潮型,观测内容可包括潮位、流速、流向、流路、流态等。

4.7.3 水流特性试验必须重复进行2~3次,取其平均值作为试验结果,每二次观测高、低潮位偏差小于原型0.10m,潮段平均流速允许误差为±5%。

条文说明

4.7.1 在模型验证试验达到与原型相似的基础上,为取得工程区域及其影响范围内流场、潮位情况,并为工程方案实施后流场、潮位变化提供对比的依据,应进行模型水流特性的观测试验。要求潮位、垂线流速站位布局合理,能反映工程前后流场变化和影响范围。

4.7.2 大潮潮型潮差大,相对水流动力强,工程前后水流变化大,规律性较为明显,因此观测试验宜选用实测大潮潮型作为代表潮型。对于潮差大的地区或重要工程可增加实测中潮潮型的观测试验;在河口段的重要工程可采用洪、枯季实测大、中潮潮型作试验的代表潮型,以反映不同季节不同潮型的潮流场变化。 4.7.3 为避免水流脉动的影响和观测的误差,提高试验结果的可靠程度,每组试验应重复观测2次,当2次测验结果误差大于10%或超出观测误差范围时,应进行第三次重复测验,并分析产生的原因,取其接近的2次结果平均值作为测验结果。

4.8 方案试验

4.8.1 应按工程设计方案依次进行方案试验,并应根据试验结果进行修改方案试验。

4.8.2 方案试验观测内容和方法应与本规程第4.7节规定相同。流速站的数量可随方案的位置不同适当增减。

4.8.3 通过方案试验,应给出工程前后各方案下列结果,并分别用图和表表示: (1)各潮位站潮位变化,包括最高、最低潮位的变化量,潮汐相位的变化; (2)各测点垂线流速站流速、流向的变化,包括各方案涨、落潮潮段平均流速值和变化量,流向变化量,涨、落潮最大流速及变化量;

(3)流路流态的变化,包括主要方案工程附近流路或流态的变化; (4)有断面潮量(流量)时,应增加各方案潮量(或流量)的变化。

4.9 试验成果分析

4.9.1 根据本规程第4.7节和第4.8节试验得到的结果,并结合现场潮流泥沙水力特性和地形变化的分析,论证各方案的优劣。通过综合分析,推荐优化方案。

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条文说明

4.9.1 潮流定床模型试验,只能得到各工程方案情况下潮流场、潮量及流态的变化情况,而我们需要通过该模型试验了解与确定工程后泥沙运动、淤积和冲刷、以及对工程的影响情况,此时,只能根据其结果和当地泥沙有关资料,地形演变与水文特征,结合工程实践经验做综合的分析判断,确定优化方案和工程影响。因此,对于潮流定床模型试验研究而言,成果分析是非常重要的一步,且可得到事半功倍的效果。

5.1 基本资料

5.1.1 潮流泥沙模型所需要的制模地形、水流等资料应符合本规程第4.1节的规定。

5.1.2 泥沙资料应包括下列内容:

(1)陆域一年以上的各月径流量及输沙量资料;

(2)研究区域每个水边界至少有一条测点垂线与试验区同步的洪、枯季大、中潮潮流、含沙量变化过程;

(3)研究区域内应有与水文测验同步的3~5条垂线测点分层含沙量; (4)有条件时,应搜集工程区不同风况下水体含沙量分布资料; (5)研究区域内洪、枯季底沙及悬沙粒径及级配曲线。

5.1.3 研究区域内针对研究的对象(如港池、航道)应有两次水下地形图资料,其中一次是初始的,另一次是经过一个水文年或一段较明显变化的水文期(如洪季)的。地形图图比为1∶2000~1∶5000;当研究对象范围较大时,地形图图比可放宽至1∶10000;当地形变化较明显时,可采用固定断面测量资料。 5.1.4 河口地区不同季节、不同潮型的盐度资料。 5.1.5 推算的风暴潮资料。

条文说明

5.1.1 海岸与河口天然泥沙运动复杂,有悬沙运动、底沙运动或两者兼有,底沙又包括推移质与悬移质中的床沙质,底沙运动是海岸与河口在潮流、波浪作用下的通常运动形式。研究的问题如港口布置、航道淤积、河口及拦门沙整治等都会遇到不同的泥沙问题,故应根据泥沙运动的性质与需解决问题的实际情况,搜集与测量不同的资料。

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5.2 模型设计

5.2.1 模型设计前,应按下列要求做好准备工作:

(1)收集与分析研究区域已有资料,掌握研究区域动力条件和地形冲淤变化规律;

(2)分析研究区域泥沙是以悬沙、底沙运动为主或两者兼有的运动形态类型,根据工程任务的要求,确定进行潮流泥沙模型的类别。

5.2.2 潮流泥沙模型设计除按本规程第4.2节的规定执行外,尚应满足下列泥沙运动的相似条件: (1)泥沙起动相似:

(5.2.2-1)

(2)泥沙扬动相似:

(5.2.2-2)

(3)泥沙沉降相似:

(5.2.2-3)

(4)悬沙挟沙能力相似:

(5.2.2-4)

(5)底沙单宽输沙率相似:

(5.2.2-5)

(6)悬沙床面变形相似:

(5.2.2-6)

(7)底沙床面变形相似:

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(5.2.2-7)

5.2.3 悬沙冲淤动床模型泥沙运动相似应满足本节第5.2.2条(1)~(4)及(6)项相似要求,各项比尺应按式(5.2.2-1)~(5.2.2-4)及式(5.2.2-6)计算确定。

5.2.4 悬沙淤积定床模型泥沙运动相似应满足本节第5.2.2条(3)、(4)、(6)项相似要求,各项比尺应按式(5.2.2-3)、(5.2.2-4)及式(5.2.2-6)计算确定。

5.2.5 底沙动床模型泥沙运动相似应满足本节第5.2.2条(1)、(5)、(7)项相似要求,各项比尺应按式(5.2.2-1)、(5.2.2-5)及式(5.2.2-7)计算确定。

5.2.6 应根据模型比尺和试验要求选择模型沙。模型沙的密度、重度、粒径大小和沉降速度、起动流速等性能指标,应通过预备试验测定。 5.2.7 模型沙材料的力学性能和几何特性应保持稳定。

条文说明

5.2.1~5.2.7 (1)潮流泥沙模型设计与试验是运用泥沙运动理论,合理分析原型床面演变规律与泥沙运动状态,正确选择模型沙以及良好的运行操作的综合过程,模型可先按已掌握的资料、知识和必要的辅助试验进行初步设计,在验证过程中允许有修改,完成了验证即完成最后的设计。

(2)模型设计宜尽可能使(5.2.2-1)~(5.2.2-7)条件都能满足。例如:定床悬沙淤积模型要满足5.2.2条(3)、(4)、(6)款相似要求,但当试验段较长时,模型沙亦应满足5.2.2(1)、(2)两款的相似条件,以使模型中沉降的泥沙为潮流掀扬带动进入淤积区;又如:底沙动床模型应满足5.2.2(1)、(5)、(7)款的相似要求,但底沙亦有临底悬扬跳跃运动的悬沙,为使这部分泥沙运动相似,则需满足5.2.2(3)款泥沙的沉降相似。国内外有些学者提出悬沙模型尚需满足悬浮相似的条件,即λw=λu*(u*—水流摩阻流速),要满足沉降相似及悬浮条件相似,模型需做正态方可,这是不可能的。国内所进行的河口潮流泥沙模型,未按悬浮条件设计,都取得验证成功,故此处以沉降相似考虑。 有异重流发生的盲肠河段的港口、航道的泥沙淤积问题,满足水流运动及悬沙运动的相似条件,即能满足异重流相似的要求。

5.3 模型制作

5.3.1 模型制作除按本规程第4.3节和第4.4节的规定执行外,尚应满足本节

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