T_CI 176-2023 水利枢纽泥沙模型试验研究报告编制导则.docx

ICS 27.140CCS P 55团体标准T/CI 1762023水利枢纽泥沙模型试验研究报告编制导则Guidelines on the report of sediment model test for hydro-junction2023 - 11 - 06 发布2023 - 11 - 06 实施中国国际科技促进会 发 布T/CI 1762023目 次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 一般规定 15 试验意义、目的及任务 16 河道基本情况 27 水利枢纽基本情况 28 模型设计、制作及验证 39 试验方案（内容）及成果分析 410 结论与建议 5附录 A（资料性） 水利枢纽泥沙模型试验报告参考目录 6附录 B（资料性） 水利枢纽工程主要特性参考表 7附录 C（资料性） 模型相似比尺汇总参考表 8IT/CI 1762023前 言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分： 标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：长江水利委员会长江科学院、中国水利水电科学研究院、武汉大学、云南省水利 水电勘测设计研究院、乐山市水利电力建筑勘察设计研究院、水发技术集团科技发展（武汉）有限公司、 交通运输部天津水运工程科学研究所。本文件主要起草人：李志晶、刘小斌、吴华莉、朱 帅、姚仕明、金中武、周银军、张玉琴、陈义 武、马秀琴、刘昭希、刘玉娇、陈 齐、陈 鹏、刘 亚、杨绪海、程传国、刘 飞、李志威、蒋汝成、 党 杰、谭永强、杨云平、渠 庚、王 敏、黄 莉、曹 羿、向 前。IIT/CI 1762023水利枢纽泥沙模型试验研究报告编制导则1 范围本文件提供了水利枢纽泥沙模型试验报告（以下简称试验报告）编制的体例格式与内容，包括试验 意义、目的及任务， 河道基本情况， 水利枢纽基本情况， 模型设计、制作及验证， 试验方案（内容）及 成果分析， 结论与建议等。本文件适用于新建、已建水利枢纽开展泥沙问题模型试验报告编制。其他类型模型试验报告编制可 参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件； 不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。SL 99 河工模型试验规程SL 155 水工（常规）模型试验规程3 术语和定义3 .1 下列术语和定义适用于本文件。水利枢纽 hydro-junction为满足各项水利工程兴利除害的目标，在河流或渠道的适宜地段修建的不同类型水工建筑物的综合 体。3.2 注： 水利枢纽按承担任务的不同，可分为防洪枢纽、灌溉（或供水）枢纽、水力发电枢纽和航运枢纽等。 泥沙模型试验 sediment model test用来研究自然或人类活动影响下河道、湖泊等水域泥沙运动及其床面冲淤变化的模型试验。4 一般规定4. 1 试验报告应由封面、扉页、内容摘要、目录、正文、参考文献和附录等组成。 4.2 试验报告表述内容应全面，表达应准确， 图表应规范，结论观点应明确。4.3 试验报告采用的水文、地形、地质等基础资料应准确可靠，满足试验要求。4.4 试验报告应使用中华人民共和国法定计量单位。4.5 试验报告宜组织专家评审。4.6 试验报告章节设置参考附录 A，内容宜按本文件第 5 章第 10 章要求进行编制，试验意义、目的 及任务列为试验报告第 1 章，依次编排。附图按章节顺序依次编列于报告正文之后或单独成册。根据 水利枢纽特点和试验内容的不同对本文件规定的内容可适当简化。5 试验意义、目的及任务5.1 概述5.1.1 简述水利枢纽地理位置、建设地点和所在流域水文泥沙特性和河道基本情况。地理位置宜说明 其所在河流名称及所属行政区划。建设地点宜说明水利枢纽建设所在地地名及其与附近河道内标志性建 （构） 筑物或地点的距离。5.1.2 概述前期勘测设计及相关专题研究主要内容。1T/CI 17620235.1.3 概述水利枢纽任务和规模，说明水利枢纽主要特性。5.1.4 宜给出水利枢纽地理位置示意图（可采用卫星遥感影像图）和所在河段河势图。河势图宜清晰 反映河段总体河势， 并标明深泓线、河槽、岸滩、重要地名、水文（位）测站、相关涉水工程等相对位置关系，可标明河湖管理范围线。5.2 试验意义、目的和任务简述水利枢纽面临泥沙问题，阐明泥沙模型试验意义、目的及主要任务。6 河道基本情况6 .1 流域及河道概况简述流域自然概况、河湖水系、河流特性及人类活动影响等。6.2 水文气象特征简述水利枢纽所在流域水文泥沙要素，包括水文测站分布及主要水文、泥沙参数和成果、坝址设计 洪水、水位流量关系等。简述水利枢纽所在地区气象要素特征，包括气温、风速、降雨、蒸发等。有冰清情的河段， 说明冰 情特征值和冰情分析计算内容等。6.3 地质地貌特征简述水利枢纽所在河道地形条件、地貌特征和河道覆盖层等地质地貌特点。6.4 河道演变特点6.4.1 说明河段历史演变过程与特点， 分析其近期河床的冲淤特性和河势变化情况，明确河床演变的 主要特点、规律和原因， 对河道的演变趋势进行预估。 宜给出河道现场照片、河道演变平面变化图、断 面变化图和纵断面变化图。6.4.2 历史演变过程宜利用已有分析成果， 简述历史演变过程和特点。6.4.3 近期演变分析宜根据有关实测资料，分析河段内深泓、洲滩、汊道、岸线等平面变化、断面变 化及河床冲淤特性等。6.4.4 演变趋势分析宜根据历史、近期河道演变情况，结合河道演变影响因素、来水来沙情况及涉水 工程情况等，对河道演变趋势进行定性或定量分析。7 水利枢纽基本情况7 .1 任务与规模说明水利枢纽开发任务和规模， 包括防洪减灾、航运、灌溉、供水、水力发电、反调节等。给出水 利枢纽工程主要特性表参考附录B。7.2 总体布置说明水利枢纽总体布置情况， 给出平面布置图。7.3 主要建（构）筑物说明挡水建筑物、泄水建筑物、发电引水建筑物、灌溉与排水建筑物、供水建筑物和通航建筑物等 布置方案、结构型式、控制高程、主要尺寸等，给出主要建（构） 筑物平面布置图、上游立视图。7.4 调度运行方式说明水利枢纽防洪调度、排沙调度和兴利调度等调度原则和调度运行方案。梯级开发的宜说明上一 梯级的调度内容，反调节任务水库也说明调度内容。7.5 施工导截流方案2T/CI 1762023说明拟新建水利枢纽施工导截流方式， 流量，建筑物的布置、结构型式、尺寸，度汛洪水标准等， 说明施工期排冰、通航等措施。给出导截流建筑物设计图、施工总布置图等。8 模型设计、制作及验证8.1 模型设计8.1.1 模型范围说明模型设计原则， 依据试验任务、问题性质， 阐明枢纽上、下游和左、右岸的模拟范围， 给出模 型范围图。模型进口宜选在河道较平顺或窄深的卡口断面，模型出口宜选在河道水流较平顺的断面。8.1.2 相似律8.1.2.1 几何相似阐明模型为正态模型还是变态模型。主要研究建筑物附近强三维性的水流泥沙问题采用正态模型。 变态模型给出变率。根据原型模拟范围、流量变幅， 考虑相似要求，结合试验室场地条件， 选用几何比尺， 给出平面比 尺和垂直比尺。8.1.2.2 水流运动相似在几何比尺确定后，根据相似律计算模型水流运动相似比尺。水流运动相似主要满足重力相似、阻 力相似、连续律相似和流速相似等。8.1.2.3 泥沙运动相似依据试验任务、问题性质，说明模型需满足的泥沙运动相似条件， 选用计算公式， 进行模型泥沙运 动相似比尺计算。泥沙运动相似主要满足悬移质泥沙运动相似、沙质推移质运动相似和卵石推移质运动 相似等。8.1.3 模型选沙8.1.3.1 模型选沙前对原型沙物理力学特性进行分析。原型沙包括悬移质泥沙、床沙和推移质。给出 原型沙级配曲线。8.1.3.2 依据试验任务、问题性质，说明模型选沙主要条件，阐明采用天然沙配制的模型沙还是轻质模型沙。8.1.3.3 说明模型沙的材料选择及其物理力学特性。8.1.3.4 说明模型沙粒径级配选择。8.1.4 模型相似比尺模型几何比尺及模型沙选定后，按相似准则，对各比尺进行计算，其中一部分需通过验证试验确定。 模型主要比尺汇总表参考附录C。8.2 模型测控说明模型的水流测控、悬移质和推移质泥沙测控。水流测控参数包括模型进口断面的流量测量与控 制、试验河段水位的测量与控制、断面流速的测量等；悬移质和推移质泥沙测控应包括悬移质加沙控制、 推移质加沙控制、含沙量测量、颗粒级配测量和床面变形测量等。试验设备和量测仪器满足SL 99、SL 155要求，新设备和新测量仪器使用前要进行校准、质控， 条 件允许可进行比对试验。8.3 模型制作说明模型位置、制作依据、制作材料、制作方法、精度控制、校验与验收等情况，模型制作、精度、 校验与验收符合SL 155、SL 99要求。模型制作方法通常有断面法和等高线法等。 应给出制作过程或结 果图。3T/CI 17620238.4 模型验证说明模型验证试验内容，精度满足SL 99要求。模型验证试验包括清水验证和浑水验证，验证精度 应满足SL 99要求。定床模型清水验证主要进行水面线、流速流态的相似性验证。动床模型浑水验证主 要进行泥沙冲淤部位及数量的河床冲淤地形相似性验证。根据验证试验完善模型主要比尺取值。9 试验方案（内容）及成果分析9. 1 水流特性试验9.1.1 试验目的及内容依据试验任务、问题性质，阐明水流试验目的，说明主要试验内容。9.1.2 试验条件及方法说明试验地形条件、试验放水要素选取的依据、内容和试验方法， 给出水流特性试验放水要素表。 试验放水要素包括典型特征流量、运行工况、放水时间、模型尾门控制水位等。说明模型进口流量、模型出口水位和枢纽运行调度的控制原则、控制方法及精度要求等试验方法及 要求。9.1.3 试验观测布置说明试验观测内容、观测范围、观测时段、观测位置、观测仪器设备、观测方法和记录要求等， 给 出观测布置图。水流试验主要观测内容包括模型水位与水面线、流速、流向、流态等。给出模型观测布置图。9.1.4 试验成果分析水流试验成果分析应结合枢纽调度运行，分析不同运行工况下河势变化、流速流态变化、重点关注 区域流速流态等水流特性。给出流场图、典型断面流速分布图等，宜给出试验照片或录像等资料。9.2 泥沙冲淤试验9.2.1 试验目的及内容依据试验任务、问题性质，阐明泥沙冲淤试验目的，说明主要试验内容。9.2.2 试验条件及方法说明试验起始地形条件、试验放水要素选取的依据及内容和试验方法， 给出试验放水要素表。采用验证试验确定的模型比尺， 计算制定包括流量、悬移质含沙量、推移质输沙量、放水时间、枢 纽调度运行控制水位、模型出口控制水位等试验放水要素。模型进口流量过程线概化、模型进口含沙量 概化、不同流量推移质泥沙级配确定符合SL 99要求。说明模型进口流量、悬移质含沙量及级配、推移质输沙量及级配、模型出口水位和枢纽运行调度的 控制原则、控制方法及精度要求，模型充水要求、放水试验时间及其它要求等。9.2.3 试验观测布置说明试验观测内容、观测范围、观测时段、观测位置、观测仪器设备、观测方法和记录要求等。泥 沙冲淤试验主要观测河道冲淤演变过程，测量内容主要包括模型河床变形和含沙量及颗粒级配取样测验 等。给出模型观测布置图。9.2.4 试验成果分析4T/CI 1762023说明水库枢纽运用后泥沙冲淤发展过程和冲淤量、冲淤高程、冲淤分布等泥沙冲淤特性，以及重点 关注局部区域泥沙冲淤变化， 分析排沙、拦沙效果等。依据试验分析成果， 提出相应优化布置或调控建 议。给出冲淤纵剖面、典型横断面、局部区域冲淤等高线图等，宜给出试验照片或录像等资料。9.3 其他试验9.3.1 试验目的及内容依据试验任务、问题性质，阐明其他试验目的，说明主要试验内容。其他试验可包括卵石推移质示踪试验、施工导截流试验、消能与冲刷试验、泄流能力验证试验、引 水取水口泥沙问题试验等。9.3.2 试验条件及方法说明试验起始地形条件、试验放水要素选取的依据、内容和试验方法， 给出试验放水要素表。结合其他试验目的，计算制定试验放水要素。试验条件概化、可活动的河床部分预留深度等符合SL 99要求。说明流量、含沙量、输沙量、级配、水位和枢纽运行调度的控制原则、控制方法及精度要求，模型 充水要求、放水试验时间及其它要求等。9.3.3 试验观测布置结合其他试验目的和内容，说明试验观测内容、观测范围、观测时段、观测位置、观测仪器设备、 观测方法和记录要求等。给出模型观测布置图。9.3.4 试验成果分析结合其他试验目的， 采用图表进行试验成果分析， 并提出相应优化布置或调控建议。 给出典型横断面变化、局部区域等高线变化图等， 宜给出试验照片或录像等资料。10 结论与建议10. 1 主要结论概述模型建立和验证情况，概述试验条件和主要试验研究内容，分项阐明试验成果及结论。10.2 主要建议综合试验观察及试验分析成果， 提出相应优化布置或调控建议以及进一步论证研究建议意见等。5T/CI 1762023AA附 录 A（资料性）水利枢纽泥沙模型试验报告参考目录试验报告编制章节及主要内容见表A.1，所需附图见表A.2。表A.1 试验报告编制章节及主要内容章节编号及标题主要内容1 试验意义、目的及任务1.1 概述1.2 试验意义、目的和任务2 河道基本情况2.1 流域及河道概况2.2 水文气象特征2.3 地质地貌特征2.4 河道演变特点3 水利枢纽基本情况3.1 任务与规模3.2 总体布置3.3 主要建（构）筑物3.4 调度运行方式3.5 施工导截流方案4 模型设计、制作及验证4.1 模型设计4.2 模型测控4.3 模型制作4.4 模型验证5 试验方案（内容）及成果分析5.1 水流试验5.2 泥沙冲淤试验5.3 其他试验6 结论与建议6.1 主要结论6.2 主要建议表A.2 试验报告编制附图试验报告章节附图名称1 试验意义、目的及任务水利枢纽地理位置示意图河势图2 河道基本情况河道平面变化图河道典型横断面变化图河道纵剖面变化图3 水利枢纽基本情况水利枢纽平面布置图水利枢纽主要建（构） 筑物平面布置图、立视图施工导截流建筑物设计图施工总平面布置图4 模型设计、制作及验证模型模拟范围图模型平面布置图5 试验方案（内容）及成果分析模型观测布置图流场、典型断面流速分布图冲淤纵剖面、典型横断面、局部区域等高线分布图6T/CI 1762023BB附 录 B（资料性）水利枢纽工程主要特性参考表工程主要特性见表B.1。表B.1 工程主要特性表工程名称工程规模所在位置主坝坝型最大坝高(m）总库容（万 m3）死水位(m）正常蓄水位(m）防洪限制水位(m）防洪高水位(m）设计水位(m）校核水位(m）防洪库容（万 m3）防凌库容（万 m3）兴利库容（万 m3）死库容（万 m3）水库长度（m）水库平均宽度(m)泄水建筑物底坎高程（m）泄洪洞每孔泄量（m3/s）泄水建筑物总泄流量（m3/s）发电机组台数每台发电量（kW）每台最大过流量（m3/s）电站进水口高程（m）供水取水口高程（m）库区通航等级库区通航水深（m）总灌溉面积（ha）灌溉进水口高程（m）灌溉每孔最大引水量（m3/s）7T/CI 1762023CC附 录 C（资料性）模型相似比尺汇总参考表模型相似比尺汇总见表C.1表C.1 模型相似比尺汇总表相似条件物理量名称比尺符号计算值实用值几何相似平面比尺垂直比尺水流运动相似流速比尺糙率比尺流量比尺悬移质运动相似沉速比尺起动流速比尺扬动流速比尺含沙量比尺粒径比尺冲淤时间比尺沙质推移质运动相似沉速比尺起动流速比尺粒径比尺输沙率比尺冲淤时间比尺卵石推移质运动相似起动流速比尺输沙率比尺粒径比尺冲淤时间比尺8