SL155-2012 水工(常规)模型试验规程.pdf

5. 0. 1 应遵循重力相似准则，并按几何相似进行模型设计。 5.0.2应根据试验任务和要求，在满足4.0.2条规定的限制条 件下，结合试验场地、设备、供水能力和量测仪器精度等选定模 型类型、比尺及模拟范围。

1研究枢纽布置与各建筑物的相互关系，宜采用整体模型： 几何比尺不宜小于1：120。 2研究枢纽中单一建筑物的水力特性，宜采用单体模型， 几何比尺不宜小于1：80。 3研究枢纽中特定部位的水力特性，可采用局部模型，几 可比尺不宜小于1：50。 4研究具有二元水力特征的泄水建筑物水力特性时，可采 用断面模型，几何比尺不宜小于1：50。 5研究枢纽建筑物上下游的局部冲淤，宜采用局部动床模 型，几何比尺不宜小于1：120。 5.0.4模型模拟范围应保证试验工作段的流态相似，模型高度应 综合考虑模型最高水位和超高、流量量测设施、冲刷深度等因素。

5.0.5特殊水力模型设计应遵循以下要求

1模拟泄洪雾化的模型设计，其比尺选定应考愿表面张力 相似要求光伏发电标准规范范本，模型流速宜达到6m/s以上，水流韦伯数应大于500； 下游模拟范围应包含下游河道一定高程的两岸边坡，其高程确定 应考虑泄洪雾化影响高度。 2模拟掺气等内容的模型设计参见SL157。 3模拟旋涡相似的模型设计，应考虑表面张力和黏滞力缩尺效应 5.0.6模型设计应考虑量水装置、稳水装置、尾水闸门控制装 置、测点布置等，并选用合适的量测仪器设备。

6.0.1应绘制模型总体布置图、建筑物模型详图、测点布置图， 并提出模型加工与安装要求。 6.0.2模型材料可选用木材、水泥、有机玻璃、塑料和金属材 料等。 6.0.37 模型制作与安装时，应进行必要的结构稳定和强度校核。 6.0.4模型安装应用经纬仪、水准仪或全站仪等控制，并应满 足以下精度控制要求： 1平面导线布置应根据模型形状和范围确定，导线方位允 许偏差为士0.1°。 2水准基点和测针零点充许误差为土0.3mm。 3建筑物模型高程充许误差为土0.3mm，地形高程允许误 差为土2mm，平面距离充许误差为土10mm。 6.0.5模型地形制作可采用断面板法、桩点法和等高线法。采 用前两法时，模型中两控制断面间距可取50～100cm，对于地形 变化较复杂的河段，控制断面应适当加密。 6.0.6模型制作校核与验收应符合以下要求： 1模型安装完毕后，应进行全面质量校核，并应有完整 记录。 2 校核完毕后，应进行试水，发现问题及时采取补救措施。 3对于大型或重要工程模型，宜组织技术验收。

1模型安装完毕后，应进行全面质量校核，并应有完整 记录。 2 校核完毕后，应进行试水，发现问题及时采取补救措施。 3 对于大型或重要工程模型，宜组织技术验收。

7.1.1试验供水系统应包括蓄水池、动力泵、平水装置、配 管和回水槽等设施。

7.1.2蓄水池应考虑供水、回水便利，蓄水量应满足试验要求 7. 1. 3 动力泵类型及型号应根据试验厅（室）用水量和运行 况选用。

7.1.4试验厅的平水装置可采用平水塔。塔高应高于模型最大 高度，但不宜低于5m，其容积可按最大供水量乘以75～100s估 算。溢流槽长度可按水面变差1cm而定。在特定条件下，也可 采用适当的平水及稳压设施直接供水。 7.1.5配水管路可采用1～2级网络布局，常用管径为150～ 500mm，并在适当位置安装控制闸门。对于供水量要求较大的 试验厅，可适当增大管径。 7.1.6回水槽宜采用环状或网状平面布置，槽底坡度宜大于

7.1.4试验厅的平水装置可采用平水塔。塔高应高于模型最

型取 高度，但不宜低于5m，其容积可按最大供水量乘以75～100s个 算。溢流槽长度可按水面变差1cm而定。在特定条件下，也 采用适当的平水及稳压设施直接供水。

7.1.6回水槽宜采用环状或网状平面布置，槽底坡度宜大

1：200，并在适当部位架设拦污栅和集水井，

7.2.1常规模型试验厅可配备玻璃水槽、水箱和压力箱等通用 性固定设备。

7.2.2玻璃水槽技术规格可按下列要求采用

1常规玻璃水槽槽宽0.4~0.8m，高1～2m，长20～30m， 流量50～200L/s。特殊情况下，水槽可根据需要确定尺寸及供 水能力。 2玻璃厚度应满足强度和变形的要求。 3玻璃之间接缝应平整光滑，止水性好。

5若有需要，可附加变坡装置，调节宜轻便灵活

1常规水箱箱体宜呈矩形，边长3～4m，高3～5m，容积 30～80m3，开孔宽与水箱宽度之比宜为1：7～1：8，供水量不 宜小于100L/s。 2当水箱水深大于3m时，宜采用钢结构，最大箱体变形 不应超过5mm。 3水箱箱内宜布置升降式平水槽，平水槽长视充许水面变 差而定。 4水箱箱内应设稳流装置，保证水面平稳和出流均匀。 5有特殊要求的水箱，可根据需要确定尺寸，但应校核水 箱结构强度和刚度。对于高水箱，应对地基做必要的处理 7.2.4压力箱技术规格可按下列要求采用： 1压力箱箱体宜采用平卧圆筒形，直径1.5～2m，长3～ 4m，供水量不小于100L/s，压力不超过196kPa（20m水头）。 2压力箱应自成供水系统，采用电机稳流器，保持恒定 流量。 3压力箱箱内应设稳流装置，保证出流均匀。 4 压力箱结构强度可按压力容器核算。

箱结构强度和刚度。对于高水箱，应对地基做必要的处理 7.2.4压力箱技术规格可按下列要求采用： 1压力箱箱体宜采用平卧圆筒形，直径1.5～2m，长3～ 4m，供水量不小于100L/s，压力不超过196kPa（20m水头）。 2压力箱应自成供水系统，采用电机稳流器，保持恒定 流量。 3 压力箱箱内应设稳流装置，保证出流均匀。 4 压力箱结构强度可按压力容器核算，

箱结构强度和刚度。对于高水箱，应对地基做必要的处理

8.1.1试验量测仪器主要包括：水位（水面线）及波高量测仪 器、压力量测仪器、流量量测仪器、流速量测仪器等。各类量测 仪器的选用均应满足量程和精度等要求。 8.1.2试验使用的各类量测仪器、仪表均应经过严格的检定 未经检定的仪器、仪表，不应在试验中使用

水位（水面线）及波高测位

8.2.1水位测针可用于测量恒定流水位及水面线。 8.2.2自动跟踪水位计可用于测量恒定流和非恒定流水位，选 型应满足跟踪速度要求。 8.2.3压力传感器可用于测量恒定流和非恒定流水位。 8.2.4波高仪可用于测量水面波动，选型应满足频响范围要求。

8.2.3压力传感器可用于测量恒定流和非恒定流水位。

8.3.1测压管可用于测量恒定流时均压力，但应满足以下要求： 1 测压孔内径应小于2mm。 2测压孔应垂直边壁，且孔口与过流面齐平。 3测压管宜采用玻璃管或透明塑料管，管径应均匀，内径 宜大于6mm；采用塑料管时应避免折弯。应做好排气工作，保 持管内水体连通性， 4测压管控制高程应用水准仪等仪器确定。 8.3.2 当压力水头超过3m时，宜用压力传感器或压力表测量， 8.3.3 测量两点间的压力差可选用差压传感器或液柱比压计。 8.3.4 测量脉动压力应采用压力传感器，传感器安装应垂直边 壁，且孔口与过流面应齐平；若上述安装要求有困难，可在传感

器与测压孔之间串接刚性短管，管长应短于0.3m。传感器选型 应满足以下要求： 1感应膜直径宜小于6mm。 2自振频率应大于被测量频率的5倍。 3综合精度应满足试验要求。

8.4.1 量水堰可用于测量恒定流量，其堰型可按下列

1当流量量程Q<30L/s时，宜选用直角三角堰，流量可 根据率定曲线或经验公式确定。 2当流量量程Q≥30L/s时，宜选用矩形堰，流量可采用 雷伯克经验公式确定。 3当流量量程2L/s

1当流量量程Q<30L/s时，宜选用直角三角堰，流量可 根据率定曲线或经验公式确定。 2当流量量程Q≥30L/s时，宜选用矩形堰，流量可采用 雷伯克经验公式确定。 3当流量量程2L/s

3.4.2量水堰安装应满足以下要

3测压断面应设4个孔径为1mm的测压孔，并用均压环 串联。 4管道中心线应保持水平。 8.4.5电磁流量计和超声波流量计可用于测量恒定流流量和非 恒定流流量。

1流量计应安装在水泵下游侧的直管段，在流量计上游15 倍管径和下游5倍管径范围内应无扰动部件，量测时应保证管道 内充满水体。 2流量计上下游直管段的管道内径与流量计测量管径的偏 差应小于3%，其内壁应清洁光滑

8.5.1毕托管可用于恒定流时均流速的测定，但应按以下要求 选型： 1当流速量程0.15m/s<<2.5m/s时，可选用管径为 8mm标准毕托管。 2当流速量程0.15m/s<<10m/s时，宜选用管径为 2.5mm微型毕托管。 8.5.2旋浆流速仪及旋浆流速流向仪宜用于测量2m/s以下的 流速流向，其性能要求如下： 1叶轮直径小于15mm。 2起动流速3~5cm/s。 3流速与转速n应保证线性关系，即=Kn十C，其 中，K为流速变化斜率，C为旋桨流速仪起动流速。 4K值、C值可由率定试验确定。 8.5.3激光流速仪和热线（膜）流速仪可用于测量高流速、脉 动流速以及窄缝、旋涡等的流速。

8.5.4粒子图像测速仪（PIV）可用于测量水流流速分布。

8.5.5三维多普勒流速仪（ADV) 可用于测量复杂流

8.6量测仪器、仪表检定

8.6.1试验使用的量测仪器、仪表，凡属市场购置的，均应满 足试验测试要求，并应符合国家或行业技术监督部门的计量认证 规定。

足试验测试要求，开应符合国 规定。 8.6.2自行研制的仪器、仪表，应采用经技术监督部门认可的 检测方法进行自检合格后，方可使用。

8.6.2自行研制的仪器、仪表，应采用经技术监督部门认可的

试验研究大纲宜包括以下内容： 一 工程概况。 2 模型试验研究目的和内容。 3 基本资料。 4 模型设计、制作和安装。 5 主要试验设备和量测仪器。 6 模型试验方法与试验条件。 7 预期提交的试验成果。 S 模型试验研究进度安排。 9 模型试验研究人员安排。 9.0.2 模型试验前应进行量测仪器率定及模型校验等项预备 工作。 9.0.3模型试验宜包括原设计方案试验、修改优化方案试验和 推荐方案试验等。 9.0.4模型试验取得阶段性成果后，应及时与委托方沟通，对

9.0.4模型试验取得阶段性成果后，应及时与委托方沟通， 模型试验阶段性成果进行技术讨论。对专题研究应及时组织专 过论。

9.0.5模型试验中应及时整理分析试验资料，发现疑问，凡

9.0.6应提出正式试验研究报告及辅助

10.1.1应定性描述模型试验水流流态，说明回流区、旋涡、折 冲水流、分离水流、水翅、跌水、水等现象及其范围、强弱等 特征。 10.1.2观测方法可采用目测法、示踪法、照相或录像等。

10.2水位与水面线测

10.2.1水位测点和水面线测点应根据原型水文资料或模型试验 需要设置。 10.2.2量测仪器可按8.2节规定选用。 10.2.3每测次应重复测量2~3次。 10.2.4记录观测数据应注明试验条件、组次和日期、量测仪器 名称和编号等。试验记录表格见附录B。

10.3.1堰流试验方法应满足以下要求： 1在形成自由堰流条件下，待水位流量稳定后，测读流量 和上下游水位。 2在固定流量条件下，逐步拾高下游水位形成没堰流， 测读上下游水位或流量，确定不同淹没度下的泄流能力。 3改变流量，重复进行上述操作步骤，得到新的试验组次。 10.3.2孔流试验方法应满足以下要求： 1在固定闸门开度形成孔流条件下，测量泄流能力。 2改变闸门开度，得到不同开度条件下的孔流泄流能力。 10.3.3应根据观测数据计算堰流或孔流的流量系数，没流应 给出相应的潘没系数。试验记录计算表格见附录B

10.3.4泄流能力测试应不少于5个流量级，并应包括特征水位 和流量，由此得到水位一流量关系曲线

10. 4 流速、流向观测

10.4.1应根据试验任务和要求，布置测速范围和断面。 10.4.2应根据流速变化范围和测量条件选用相应的测速仪器。 10.4.3施测断面应至少布置3条垂直测线，每条垂线视水深情 况应至少有3个测点。对于复杂流态区域，应适当加密测速垂线 及测点。

及测点。 10.4.4在测量流速的同时，应进行流向观测。 10.4.5记录观测数据应注明试验工况、量测仪器名称和编号 等。试验记录计算表格见附录B，

10.4.4在测量流速的同时，应进行流向观测。

10.5.1应根据试验任务和要求，布置时均压力测点。 10.5.2时均压力量测方法可按8.3节规定选用。 10.5.3记录观测数据，应注明试验工况、量测仪器名称和编号 等。试验记录计算表格见附录B。

10.6.1脉动压力测点宜与时均压力测点接近或重合。 10.6.2脉动压力量测仪器可按8.3节规定选用。每测次应重复 测量3次。采集时间、采样频率等均应符合采样定理的要求。 10.6.3记录观测数据应注明试验工况、量测仪器名称和编 号等。

10.7.1模型沙选择应满足以下

10.7.1模型沙选择应满足以下要求：

1对于沙砾石或岩石节理极为发育的原型河床可用散粒体 拟，其粒径可根据级配曲线按几何相似或抗冲流速相似选择

2对于细颗粒泥莎组成的原型河床可用轻质模型沙模拟， 其粒径可通过泥沙起动公式计算或预备试验确定。 3对于岩体构成的原型河床可用节理块或胶结材料模拟， 也可近似地用散粒体模拟，模拟材料要求达到与抗冲流速 相似。 10.7.2模型铺沙高程应根据基岩面高程确定，必要时可按覆盖 层和基岩分层铺设。 10.7.3铺沙范围应大于冲刷范围，铺设厚度应大于可能最大冲 刷深度。 10.7.4峡谷河床宜适当考虑岸坡冲刷的影响因素。 10.7.5冲刷试验时间应满足冲坑稳定要求，特殊情况下应由预 备试验确定。 10.7.6试验前应避免扰动原状沙面，试验后应避免扰动冲淤 地形。 10.7.7 应及时测绘冲淤地形，并注明试验工况等。

10.8.1应根据试验任务和要求布置测点，宜布置在水面波动剧 烈区、重点岸坡、电厂尾水或通航区等部位。 10.8.2水面波动量测仪器可按8.2.4条规定选用，采样时间和 频率应符合采样定理的要求，并应重复测量3次。 10.8.3记录的水面波动数据应注明试验工况、量测仪器名称和 编号等。 10.8.4试验前波高仪应及时率定

10.9.1风速测量应在通气管道的直段进行。直段起点应至少在 测量点前10倍管径以外，终点应至少在测量点后4倍管径以外。 10.9.2风速测量可采用风速仪或风压计，仪器量程应根据测量 风速大小选定。

10.10掺气浓度测量

10.10.1掺气浓度测量可按SL157规定执行。 10.11泄洪雾化参数测量 10.11.1 泄洪雾化参数主要是泄洪引起的降雨强度及其影响 范围。 10.11.2泄洪雾化参数测量范围包括测量平面范围及高程，可 根据预备试验或经验确定。 10.11.3测量器具可选用量筒、雨量计、滴谱试纸或光学量测 仪器等。一个测点宜重复测量3次。模型降雨量测量方法宜根据 以下条件选用： 1雨量大于50mm/h时，宜采用量筒或雨量计。 2 雨量5～50mm/h时，宜采用称重法或滴谱法。 3雨量小于5mm/h时，宜采用滴谱法或光学测量方法。 10.11.4应记录测量的时长及雨量，确定降雨强度，并根据各 测点雨量分布，分析确定雾化影响范围。

11试验资料整理分析与报告编写

11. 1i 试验资料的记录与整理

1.1试验资料的记录与整理

11.1.1原始记录数据出现错误时，应划掉重写，不应涂改。 11.1.2试验资料应及时整理，试验者、整理者和校对者均应在 原始记录及计算表格中签名，对直接采用电脑记录的原始数据： 应注明试验者、整理者和校对者姓名。 11.1.3试验数据的有效位数应与试验精度相符。 11.1.4应及时将试验瓷料整理旧档

11.2试验成果的表达方式

11.2.1 当同一试验内容有多组试验资料或一组试验资料有几个 参数时，应列表表示。 11.2.2 当一组试验资料中的两个变量互为函数关系时，宜绘图 表示。 11.2.3 当试验组次较多时，可用经验公式表达变量之间的函数 关系。 11.2.4重要工程或重要研究项目应有照片、录像，试验录像应 配有相应的字幕和解说词。

11.3试验成果的整理分析

11.3.1流态、流向应绘制平面图，并标明水边线、回流范围和 主流方向。 11.3.2水位与水面线应按试验组次绘制相应的图表。 11.3.3泄流能力可绘制成相应的水位一流量关系曲线或建立相 关的经验公式。

11.3.5时均压力应按试验组次绘制各部位相应的压力分布

图表。 11.3.6、脉动压力试验数据经分析处理后，应用压力脉动随机分 布、时域数字特征、频域能量分布特征等描述，并绘制相应的 图表。 11.3.7局部冲刷应绘制冲淤平面图，以及冲坑的纵剖面图和横 部面图。 11.3.8水面波动应用波高、周期和频谱特性等参数描述，并绘 制相应的图表。

11.3.9风速、风量应用图表表

11.3.10泄洪雾化量应用雨量等值线图描述。

11.4.1试验报告宜由封面、贞、内容提要、正文、参考文献 和附录等组成。 11.4.2试验报告封面应包含试验报告全称、编号、密级、完成 单位名称和日期。 11.4.3试验报告靠页应包含项目编号、项目委托单位、项目负 责人、主要参加人、报告编写人、审查人、审批人等。 11.4.4试验报告的内容提要应用简短文学叙述试验内容和结论 等，并给出相应的关键词

11.4.5试验报告正文应为试验报告的主体。

11. 5 试验报告编写

11.5.1试验报告内容应主要包括工程概况、试验目的和内容、 技术路线和方法、模型设计、测试手段、必要的试验数据、试验 成果分析、结论与建议等。

1.5.2试验报告表述内容应全面，表达应准确，.图表应规范， 告论观点应明确，建议应切合实际

11.5.3试验报告应使用中华人民共和国法定计量单位。技术术 语应遵循国家标准或行业标准规定，尚无统一规定的应予以 定义。

1.6.1试验报告应履行必要的审批程序。 11.6.2重大项目的试验报告应组织专家评审。

11.6.1试验报告应履行必要的审批程序。

11.6试验报告审批和评审

附录A水工模型试验测试仪器及其精度要求

表A水工模型试验测试仪器及其精度要求

水工（常规）模型试验规程

中华人民共和国水利行业标准

SL 1552012

1 总则 33 3 基本资料 34 .. 4 相似准则 35 5 模型设计 .. 38 6 模型制作与安装 39 7 试验基本设备 41 8 试验量测仪器· 43 9 试验程序 48 10 试验内容与方法 49 11 试验资料整理分析与报告编写 53

1.0.1《水工（常规）模型试验规程》（SL155一95）自1995 年7月21日发布生效以来，对规范水工（常规）模型试验研究 方法，提高试验研究成果的可靠性与准确度起到了重要作用。 近年来，随着我国水利水电工程建设快速发展，对水工模型 试验研究内容、方法及模拟技术提出了新的要求。与此同时，量 测技术的发展促进了测试手段的提高，但这些先进的测试技术和 方法应用条件尚未在SL155一95中得到反映。故有必要对现行 试验规程进行必要的修订工作，以进一步促进水工常规模型试验 技术的不断发展。 本条说明本标准的编制目的及必要性。

1.0.2本条明确规定本标准的适用范围是以重力为主要作用

1.0.2本条明确规定本标准的适用范围是以重力为主要作用 的水工（常规）模型试验并规定了相应的研究范围暖通空调图纸、图集，以别于其 试验专题研究。

而目前尚缺乏泄洪雾化模型试验专题标准，因此本标准暂将池

而目前尚缺乏泄洪雾化模型试验专题标准，因此本标准暂将泄洪 雾化列人常规模型试验内容

1.0.4本条规定应根据试验任务书的要求，编写试验研究大

作为模型试验研究的基本依据。

3.0.1～3.0.4基本资料是开展水工（常规）模型试验研究的基 础。使用基本资料时，应认真进行分析，准确使用资料中与本项 试验研究有关的信息，发现问题应仔细考证，并及时与资料提供 部门进行沟通、核实，对资料的更改和更新应做好相关记录，以 备查用。如涉及河床冲刷及其防护措施的研究时，地形、地质资 料方面应收集河床覆盖层厚度、岸坡岩石分布、节理发育、破碎 情况、河床抗冲流速等资料

电缆标准4.0.1本条明确了模型应满足的几项基本相似准则

从严格的数理观点出发，模型与原型达到完全相似是不可能 的。但只要模型比尺选择适当，模型与原型两个水流系统仍能保 证足够的相似性。对本条规定的三项相似准则说明如下： （1）儿何相似准则。要求模型与原体之间的有关比尺符合以 下关系：