JTS∕T 231-2021 水运工程模拟试验技术规范.pdf

2.0.3数值模拟Numerical Simulation

通过数值求解径流或潮流、波浪、泥沙、船舶的运动方程，研究和预测水运 起的水流、泥沙、船舶运动变化、床面冲淤变化等工程效果的计算方法，又称 模型

2.0.4整体模型Whol

2.0.4整体模型WholcModel

2.0.6断面模型ScctionalMocel 以原型断面为研究对象的模型： 2.0.7正态模型UncistortedMoccl 平面与垂直几何尺度都按同一比尺缩制的物理模型： 2.0.8变态模型DistortedMocel 平面与垂直几何尺度采用不同比尺缩制的物理模型给排水造价、定额、预算， 2.0.9模型变率MorlclDistortionRatin 模型平面几何比尺与垂直几何比尺的比值

2.0.6断面模型ScctionalMoclel

平面与垂直几何尺度都按同一比尺缩制的物理模型 2.0.8变态模型DistortedMoclcl 平面与垂直几何尺度采用不同比尺缩制的物理模型， 2.0.9模型变率MoclclDistortionRatin 模型平面几何比尺与垂直几何比尺的比值

床模型FixcdBedM

2.0.11动床模型Movable:BedModd

在河床或海床铺设模型沙条件下，模拟研究在径流、潮流、波浪动力作用河床或海尿 发生冲淤变形的模型，

2.0.12重力相似GravitySimilarity

2.0.13阻力相似Resistancc Similarity

2.0.13 阻力相似

原型与物理模型的水流惯性力与阻力的比值相等，又称为雷诺（Reynolds）相似，

2.0.14运动相似KincmaticSimilarity

原型与模型的相应质点运动轨迹几何相似，且质点运动经过相应轨迹所需的时间保 寺固定的比例关系，即速度场的几何相似

2.0.15弹性相似Elasticity Simila

似ElasticitySimilarity

Elasticity Similarity

模型与原型的惯性力与弹性力的比值相等

模型与原型的惯性力与弹性力的比值相等。

.0.16内河水动力模型试验MoclcllingTestforRiverHycdroclynamics 依照相似条件，将研究河段或水库、运河、湖泊研究区域及相关工程建筑物缩制成 比尺的定床模型，模拟研究河流、水库、运河、湖泊水动力特性及其变化的试验，又称 流定床模型试验

依照相似条件，将研究潮流河段、河口、海岸或近海及相关工程建筑物缩制成一定上 的定床模型，模拟研究潮流或径潮流水动力特性及其变化的试验，又称为潮流定床模型 武验

2.0.18波浪水动力模型试验MoclellingTcstforWaveDynamics 依据相似条件，将研究河口、海岸或海域及相关工程建筑物缩制成一定比尺的定床模 型，模拟波浪为主要动力因素及其与建筑物、岸滩等相互作用的试验： 2.0.19通航建筑物水动力模型试验MoclcllingTestforHyrdrorlynamicsofNavigationStructurcs 依据相似准则，将通航建筑物及其上下游附近范围的河道整体缩制成一定比尺的定 床模型，或将通航建筑物缩制成一定比尺的整体模型或局部模型，研究通航建筑物水动力

2.0.18波浪水动力模型试验

依据相似条件，将研究河口、海岸或海域及相关工程建筑物缩制成一定比尺的 型模拟波浪为主要动力因素及其与建筑物、岸滩等相互作用的试验

2.0.19通航建筑物水动力模型试验Mocclling Test forHycrockvnamics of N

依据相似准则，将通航建筑物及其上下游附近范围的河道整体缩制成一定比尺的定 未模型，或将通航建筑物缩制成一定比尺的整体模型或局部模型，研究通航建筑物水动才 性及其变化、通航建筑物上下游河段水动力特性及其变化、船舶航行与停泊条件的 式验

0.20泥沙模型试验ModellingTostforSc

依照相似条件，将研究河段、水库、湖泊、河口、海岸或近海及相关工程建筑物缩制 定比尺的动床或定床模型，模拟研究内河水动力、潮流动力或波浪动力作用下泥沙输移 代态河床或海床冲淤变化、工程效果的试验

2.0.21船模航行试验ShipNavigationMocdellingTest

航行试验ShipNavigationModellingTest

依据相似条件，将船舶或船队缩制成一定比尺的模型，在相同比尺的物理模型中，通 过遥控自航，研究工程实施效果和船舶航行条件的试验

2. 0.22河工模型试

ver Enginccring Model

依据相似条件，将研究河段及相关工程建筑物缩制成一定比尺的物理模型，并在模型 中研究水流与泥沙输移河床冲淤变化及工程效果的试验

2.0.23潮流泥沙模型试验

依据相似条件，将研究潮流河段、河口、海岸、近海及相关工程建筑物缩制成一定比尺 的定床模型，其中局部区域按需要制作为动床，研究在径潮流动力作用下泥沙输移状态、 河床或海床冲淤变化及工程效果的试验

依据相似条件.将研究海域的岸滩及相关工程建筑物缩制成一定比尺的动床模型码

水运工程模拟试验技术规范（JTS/T231—2021）

究波浪动力作用下沿岸输沙的试验。

2.0.25床沙 Bed Matcria

河床泥沙和海床泥沙统一称为床沙

2.0.26 模型沙 Modcl Sand

2.0.31缩尺效应ScalcEffect

物理模型试验受缩尺影响不能同时满足全部相似条件，而造成模型值 偏差的现象

2.0.32船模操纵性

2.0.33 Z形试验 Zigzag Test

p Model Mancuverabilit

一种判定船舶操纵性的方法，又称为标推操纵性试验：操纵船舶按“乙”形航线进行 试验，以求取船舶的操纵性指数K、T，从而全面评判船舶的旋回性、追随性和航向稳定性 等性能的试验方法

2.0.34边界条件BoundaryCon

Bouncary Concitions

Bouncdary Concitions

2.0.39通航水力学数值模判

2.0.40波浪运动数值模拟

研究波浪传播的数学模型

2.0.41泥沙数值模拟SedimentNumcricalSimulation

：4化效值模以 研究径流、潮流或波浪动力作用下的泥沙输移和床面变形的数学模型，包括河流 维、二维、三维水沙数学模型，潮流二维、三维泥沙数学模型，波浪潮流泥沙数学模型、波浪 召岸输沙数学模型

2.0.42船舶操纵数值模拟

2.0.42船舶操纵数值模拟ShipMancuveringNumcricalSimulation

研究船舶操纵运动的数学模型

研究船舶操纵运动的数学模型

水运工程模拟试验技术规范（JTS/T231—2021

3.1.1水运工程模拟试验应根据水运工程项自的技术需要选用物理模型试验或数值模 拟计算，必要时应同时进行物理模型试验和数值模拟计算 3.1.2物理模型试验可分为水动力模型试验、泥沙模型试验和船舶模拟试验，应根据下

3.1.2物理模型试验可分为水动力模型试验、泥沙模型试验和照舶模拟试验，应根据下 列不同研究内容选用相应模型试验 3.1.2.1研究内河、湖泊、运河、水库中港口工程、航道工程、桥渡工程平面布置及其对 水流条件和河床冲淤变化影响时，应采用河工模型试验，必要时应同时进行船模航行试 验，并宜按下列原则选用： （1）研究工程对水流运动影响时，采用内河水动力模型试验； （2）研究以推移质泥沙输移为主的河床冲淤变化时，采用内河推移质泥沙模型试验； （3）研究以悬移质泥沙输移为主的河床变化时，根据淤积和冲刷的特性，选择内河悬 移质泥沙定床模型或动床模型试验； （4）研究推移质泥沙、悬移质泥沙引起的河床变化时，采用内河全沙动床模型试验 3.1.2.2研究潮流河段、河口、海岸和近海各种工程措施对工程区域及其附近水域的 潮位、流场、海床影响的模型试验，宜按下列规定选用： （1）研究工程对径、潮流运动影响时，采用潮流水动力模型试验； （2）研究潮流作用下的悬移质泥沙输移淤积问题时，采用潮流悬移质泥沙定床模型 试验； （3）研究径、潮流作用下的海床或河床冲淤变化时，采用潮流泥沙模型试验； （4）研究波浪潮流作用下的海床或河床冲淤变化时，采用波浪潮流泥沙模型试验； （5）研究波浪作用下的沙质海岸岸滩演变时，采用波浪沿岸输沙模型试验： 3.1.2.3研究波浪传播与变形及其对建筑物的作用，应采用波浪模型，并宜按下列原 则选用： （1）研究波浪传播与变形、港内水域平稳度和船行波，或研究斜向波、多向波和船行 波等对建筑物作用时，采用整体模型试验； （2）研究波浪对斜坡式、直墙式建筑物的正向作用时，采用断面模型试验； （3）研究桩基、墩柱建筑物、水下管线、浮式建筑物和船舶系泊等在波浪作用下的稳 及受力问题时，采用建筑物断面模型或建筑物局部模型、建筑物整体模型试验， 3.1.2.4研究通航建筑物水动力学特性时，应采用通航建筑物水动力模型试验，并宜 产生

列不同研究内容选用相应模型试验，

3.1.2.2研究潮流河段、河口、海岸和近海各种工程措施对工程区域及其附近水域白

3.1.2.4研究通航建筑物水动力学特性时，应采用通航建筑物水动力模型试 按下列原则选用：

水运工程模拟试验技术规范（JTS/T231—2021）

（4）模型建立与验证； （5)计算的边界条件及其代表性分析； (6）计算方案及组次安排； （7）主要研究人员； （8）研究进度计划、预期目标和预期提交的成果； （9）研究经费预算

3.3物理模型制作精度

3.3.1地形制作精度的控制应符合下列要求，

3：1地形市帽度控付合划要安求： (1)高程控制设置一个或多个水准点，多个水准点的高程允许偏差为±0.5mm； (2)模型地形和模型中各工程的高程允许偏差为±1.0mm； （3）模型地形的平面位置允许偏差为±10mm

3.3.2水工建筑物模型制作精度根据试验要求、建筑物尺度和加工材料的不同，应符合 下列规定： (1）波浪试验中的建筑物加工尺寸允许偏差为±1.0mm，其他水工建筑物加工尺寸 允许偏差为±0.5mm； （2）各部分高程允许偏差为±0.5mm； (3）轴线允许偏差为±0.1°，且平面位置允许偏差为±10mm：

3.3.3船模制作精度控制应符合下列规定

(1）单船长度充许偏差为±2mm，宽度充许偏差为±0.5mm，水线刻度充许偏差 为±0.5mm; （2）船队编队后的尺度允许偏差为±1%； （3）船模重心位置允许偏差为±2mm：

3.4试验资料记录及整理

3.4.1试验人员应严格执行操作规程： 3.4.2试验应做好记录，并做到随测随记，记录值发生错误时应杠改，试验资料应及时 整理、校核和装订成册

3.4.1试验人员应严格执行操作规程： 3.4.2试验应做好记录，并做到随测随记，记录值发生错误时应杠改，试验资料应及时 整理、校核和装订成册。 3.4.3采用计算机控制、采集和数据处理的试验记录，应根据试验要求和内容将试验过 程中间成果和最终成果分别保存或按照一定表格形式输出打印，并形成数据档案备份 文件，

3.4.3采用计算机控制、采集和数据处理的试验记录，应根据试验要求和内容将 程中间成果和最终成果分别保存或按照一定表格形式输出打印，并形成数据档 文件

3.4.4当发现试验资料有问题和差错时应重测，资料的整理必须真实、完整

3.5报告编写、审查及资料归档

.5.1报告的编写应完整描述相关的自然条件、研究手段、计算或试验条件、方案计算可 式验成果、试验结论等：

3.5.2报告完成后，宜对成果报告进行审查验收或鉴定：

3.5.2报告完成后，宜对成果报告进行审查验收或鉴定： 3.5.3模拟研究工作结束后，研究所用的原型资料和模型试验的主要资料、分析计算成 果、研究报告、项目合同、报告审批表、审查验收或鉴定意见书等应按国家科技档案规定及 当案管理规定整理归档

.5.2报告完成后，宜对成果报告进行审查验收或鉴定： .5.3模拟研究工作结束后，研究所用的原型资料和模型试验的主要资料、分析计算成 果、研究报告、项目合同、报告审批表、审查验收或鉴定意见书等应按国家科技档案规定及 当案管理规定整理归档

水运工程模拟试验技术规范（JTS/T231—2021)

4.1.1内河水动力模型试验的基本资料应满足试验要求，主要资料应包括制模地形图、 相关的水文资料、分析资料、工程设计方案等

4.1.2制模地形图宜满足下列要求：

（1）测图范围包括工程段及其进、出口调节段，当进、出口调节段为弯道时将范围加 长至完整的弯道河段； （2）地形图为近期在接近设计最低通航水位时施测，陆上地形测至常年洪水位以上； （3）测图比例根据河流大小、研究问题性质等确定，一般采用1：1000~1：10000；山 区河流礁石群等复杂地形区域采用1：500，港口、桥梁、枢纽工程等拟建处地形采用 1：500~1：1000，地形特别复杂处局部采用1：200；测图换算成统一的基准面和坐标系， 4.1.3水文资料的收集、观测与分析除应符合现行行业标准《水运工程水文观测规范》 （JITS132）、《港口与航道水文规范》（JTS145）的有关规定外，尚应满足下列要求： 4.1.3.1水位观测资料宜包括下列内容： （1）试验河段内有5个以上测点的水位观测资料，其中试验河段最下游和入汇支流 口内有固定测点的水位观测资料； （2）同一水文年内接近设计最小通航流量、多年平均流量及常年洪水流量的瞬时水 面线资料，其中接近设计流量的水位资料与制模地形资料同期观测； （3）固定测点水位观测时段根据滩性而定，浅滩河段观测时段包括一个水文年内的 枯、中、洪水期，急滩河段观测时段包括成滩期至消滩，险滩河段观测时段包括出险期至 消滩， 4.1.3.2流速、流态观测资料宜包括下列内容：

4.1.3.2流速流态观测资料宜包括下列内容：

4.1.3.2流速、流态观测资料宜包括下列

（1）与水位观测同期的3个以上断面流速分布与流向资料，其中工程处至少有1个 面、工程上下游各有个断面： （2）以改善水流条件为目的的工程研究河段，工程区域适当增加出现碍航水位时的 充速分布、表面流迹线及流态资料； （3）分汉河段主汉与各支汉断面的流速分布与流向资料

4.1.3.3宜收集相邻水文站与制模地形测量同一水文年的流量、水位资料：

1.4工程设计方案有关资料宜包括下列内

1）航道工程资料包括工程方案平面布置图、航道尺度、航行允许的流速和比降、设

4内河水动力模型试验

计参数等； （2）桥梁工程资料包括桥位布置及桥型方案等； （3）港口工程资料包括工程方案平面布置图、建筑物结构图，码头设计高水位、设计 低水位、施工水位和码头前沿设计高程及设计水深等： 4.1.5分析资料宜包括试验河段历年河道地形图，已建建筑物引起的局部冲淤变化、汉 道分流分沙等有关资料

4.2.1模型应满足下列相似条件：

A=/A172或,=2/3/72 式中入, 平面几何比尺； l 原型平面几何尺度； L 模型平面几何尺度； 入 垂直几何比尺； hp 原型垂直几何尺度； hm 模型垂直几何尺度； A 水流时间比尺； 流速比尺； 入， 糙率比尺： 正江栏

4.2.2模型的流量比尺应按下式计

模型的流量比尺应按下式计算

式中入。一流量比尺； 入，一一平面几何比尺； 人，一一垂直几何比尺： 4.2.3对于桩基码头，尚宜满足桩群阻力的相似条件

式中 流量比尺； 平面几何比尺； 垂直几何比尺

A,=n/m及An=hn/hm

式中入，一 桩群阻力系数比尺，其中C为阻力系数； 入A/A 桩群阻水面积比比尺，其中，A为垂直于水流方向平面上各单桩投影面租 之和（m）、4.为垂直于水流方向平面上桩群外包线的面积（m）：

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4.2.4模型设计的限制条件应满足下列规定

4.2.4模型设计的限制条件应满足下列规定

.4.1垂直几何比尺宜满足下列公式的要

^，≤4.22 S"A 5, =2gn,/hi

4.2.5模型范围应符合下列规定

4.2.5.1模型试验段范围应根据试验目的、要求，并结合水文条件、河道情况和工程建 筑物对上、下游河道影响范围确定， 4.2.5.2模型除试验段外，还宜包括进、出口调节水流的非试验段，非试验段长度宜取 2倍~3倍试验段洪水河宽 4.2.5.3当进口段为弯道时，模型应延长至弯道以上的顺直河段，顺直段长度宜取3 倍~5倍的洪水河宽，

4.2.6模型几何比尺的确定应满足下列要求，

（1）根据试验河段特点、滩险特性和研究目的，选择正态模型或变态模型； （2）根据试验目的与要求、模型范围、试验场地、动力设备、供水条件等确定平面几何 比尺； （3）根据第4.2.1条和第4.2.4条的规定确定垂直几何比尺； （4）当模型需进行泥沙试验时，垂直几何比尺需兼顾模型沙的选择

（1）选择试验河段中河床较规则的区段，分别计算各级流量的原型糙率，并由

（1）顺直河段采用直导线控制； （2）弯曲、分汉型河段采用三角形导线网控制； （3）主导线布设在河道地形中部，两侧至少各设一条与之平行的辅助导线，特别宽的 柯段加设辅助导线

4.3.2模型地形控制应满足下列要求：

（1）制模断面布置要控制原型地形的特征及其变化，模型断面间距取50cm~80cm 形复杂处需加密，特殊地形、微地形按等高线制作； （2）断面各点高程的量读采用实测数值，对断面线未经过实测点的部位，采用等高线 戈实测点高程内插求得； （3）采用不易变形的制模断面板

（1）在制模场地先进行主拥导线放 ，开物坚间，间场 验最高水位10cm； （2）模型断面安装后用填充材料填实；当采用密排加糙时，填实面至断面口预留水泥 粉面的厚度不小于加糙物2倍粒径； （3）模型粉面前，对断面位置和高程进行校核；模型粉面时，按两断面的等高点平刮 水泥砂浆，并按地形图制作微地形； （4）模型粉面完成后，选择重点断面复核高程和特征地形， 13.4根据模型设计初定的糙率应按管4.27条的规定对模型进行加糙

4.3.4根据模型设计初定的糙率，应按第4.2.7条的规定对模型进

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4.3.5桩基码头应按桩群阻力相似要求加工制作， 4.3.6试验设备、量测仪器的安装及调试应符合下列规定： （1）根据模型试验要求、模型流量、试验场地，选择供水系统及量水设备，并进行制 作、安装及调试；

4.3.5基码头应按桩群阻力相似要求加工制作。

（1）根据模型试验要求、模型流量、试验场地，选择供水系统及量水设备，并进行制 作、安装及调试； （2）根据模型试验要求新闻出版标准，选择水位、流速、流向等测量仪器，并进行安装及调试；在模 型边墙上安装水平轨道与架设流速流向专用测桥

4.4.1模型水面线应通过糙率调整进行验证，并应符合下列规定，

4.4.1模型水面线应通过糙率调整进行验证，并应符合下列规定， 4.4.1.1宜验证洪、中、三级流量的水面线，山区河流的水位充许偏差为原型水位 +0.10m，平原河流的水位允许偏差为原型水位±0.05m；水面比降和落差应与原型一致： 4.4.1.2平原河流水面线验证时，如糙率调整有困难，可调整流量比尺，使水面线达到 相似，但模型重力相似的偏离值应符合第4.2.7条第（5）项的规定。 .4.2模型验证断面的流速分布应与原型基本一致，流量允许偏差为±5%： 4.4.3泡漩水、回流等位置和范围应与原型相似，有条件时可验证泡高及回流速度，表面 流迹线应与原型分布规律基本一致：

4.4.3泡漩水、回流等位置和范围应与原型相似，有条件时可验证泡高及回流速度，表面

4.5.1工程前水流特性试验的流量级应选择包括设计最小通航流量至设计最大通航流 量在内的多级流量；观测内容应根据滩险特性和工程性质等确定， 4.5.2工程方案试验应先进行设计方案试验，再进行修改方案试验，

4.5.3.1应以成滩期最水位与设计水位的流量为重点进行试验，应观测水位、滩口 上、中、下及其上、下游等处流速分布绿化标准规范范本，有需要时尚应观测滩段航线代表船舶或船队长度的 高部比降及分布、横向流速、回流及泡漩水等， 4.5.3.2严重碍航的急滩整治宜结合船模航行试验进行方案优化 4.5.4险滩整治工程方案试验应满足下列要求， 4.5.4.1应按险滩成滩期最汹水位与设计水位的流量为重点进行试验，宜在滩区及其 上、下游布设若干断面，观测流速分布、流态及沿程水位。 4.5.4.2严重碍航的险滩整治宜结合船模航行试验进行方案优化， 4.5.5沙卵浅难应以整洽流量为重点进行试验，石质浅滩应以设计流量为重点进行试 验，应观测工程区及其上、下游河段若干个断面流速分布和沿程水位： 4.5.6湖区航道整治时，采用整治建筑物整治的试验应按第4.5.5条的规定执行；工程 以疏浚为主的应按整治流量和设计最小通航流量为重点进行试验 4.5.7水库变动回水区及常年回水区末端航道整治工程设计方案试验应按坝前最低通 航水位进行；应观测沿程各站的水位、工程区段及其上、下游若干个断面流速分布及流态

4内河水动力模型试验