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系列模型验证:方法与实践

【摘要】:图10-1#1模型布置 10.3.2.1潮位验证在5个模型上进行大潮和中潮验证。图10-9中潮中浪各模型初始波高过程线10.3.2.4含沙量验证在#1、#2、#3、#4和#5模型上进行含沙量验证。

虽然5个不同变率的模型都是按相同的相似理论设计的,但它们彼此之间是否真正相似还需进行试验论证。首先需要了解在只有航道工程条件下这5个模型测得的潮位和流速按各自的比尺换算成原型值时是否彼此相似。为此在各模型中按相同位置布设了潮位站、测流垂线、测波仪,具体位置见图10-1。

图10-1 #1模型布置 (窦希萍,2005)

10.3.2.1 潮位验证

在5个模型上进行大潮和中潮验证。图10-2中的曲线为北槽中潮位站的实测潮位过程线,点据为各模型的潮位过程值,5个模型在此站的潮位与原型基本相似。潮流验证表明,5个模型中的大潮和中潮潮位基本相同。

10.3.2.2 潮流验证

在图10-4和图10-5给出了5个模型大潮两测点垂线涨、落潮流速变化及对比(其他对比图略)。各图中曲线为5个模型某点流速的平均值,点据为各个模型该点的流速值。由各图可以看到,只有少量点据与平均曲线有偏差,且差值较小,总体上各个模型中的流速与5个模型的平均流速是一致的。这说明不论大潮还是中潮,5个模型的流场彼此均基本相似。

图10-2 大潮Z2站潮位过程线验证

图10-3 中潮Z2站潮位过程线验证

图10-4 大潮V1站流速过程线验证

图10-5 大潮V2站流速过程线验证

10.3.2.3 潮流和波浪共同作用下波浪场验证

根据模型设计,5个不同变率模型的“大浪”波高和 “中浪”波高换算到原型分别是3m 和2m,相应的波周期分别为5.7s和4.3s。在各个模型的深水区设有波高仪,测量各个模型的波高,使得与原型相似。各模型大浪和中浪的波高和波周期见表10-3。

表10-3 各模型设计波要素

在各个模型中进行清水定床下的大潮大浪、大潮中浪、中潮大浪和中潮中浪试验,通过调节生波机曲柄确定波周期,得到潮位过程期间的波高,换算成原型值后,各模型的“大浪”和“中浪”的波高平均值与原型一致即分别接近3m 和2m (图10-6~图10-9)。

图10-6 大潮大浪各模型初始波高过程线

图10-7 大潮中浪各模型初始波高过程线

图10-8 中潮大浪各模型初始波高过程线

图10-9 中潮中浪各模型初始波高过程线

10.3.2.4 含沙量验证

#1、#2、#3、#4和#5模型上进行含沙量验证。试验时,在一个潮(一涨一落)过程中的采集4次含沙量,即在中潮位、高潮位、中潮位和低潮位测取含沙量进行平均,得到一个潮过程的含沙量平均值在3kg/m3左右,按含沙量比尺0.52换算,该平均含沙量与原型含沙量1.56 kg/m3基本一致。