水工渗流模型实验指导书讲解.docx

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水工渗流模型实验指导书讲解

水工建筑渗流实验指导书及报告

（水工13级）

班级：

学号：

姓名：

三峡大学水利与环境学院

2016年5月

土坝渗流缝隙槽模型实验

（1）

土坝渗流缝隙槽模型实验是利用粘性液体在模型的坝断面与平板间狭窄缝中流动，能很好显示出层流运动特性，来模拟土坝中渗流。

一、实验目的

1•通过实验，找出土坝浸润线的位置坐标，并与理论计算成果相比较；

2.观察水位变化时，浸润线位置的变化情况；

3•观察流动的流线状态及其特性，并对层流运动得到进一步的感性认识。

二、实验原理

粘性液体在狭窄缝隙中流动时，形成层流，且符合达西定律，用此来模拟土基中的渗

流，粘性流在缝隙中流动的平均流速为

dhds

式中：

Km—缝隙槽的透水系数，决定于缝隙宽度和粘滞性的常数,

Km二ga2/3V

a――缝隙的半宽；

V——液体的运动粘滞系数；

g重力加速度；

dh――沿流动方向ds距离上的水头损失。

三、实验步骤

实验设备及装置由实验课中讲述。

实验步骤如下：

1•每人准备一张方格纸，大小为75cmx25cm；

2•熟悉实验设备，并做好实验前的分工准备工作；

3•用方格纸按比例绘制好与模型相似的土坝模型图，见附图；

4•打开电源开关，调节进库液体流量，向缝隙模型槽内充液到固定液位，使上游保持溢流状态，下游也开始溢流时，即形成了稳定的水面；

5•将有染色液体的细金属管分别放在坝面的液面高程和其他任一高程上，即可观察出流动的浸润线和流线，此时可将浸润线的坐标记录下来（在正面的有机玻璃板上有方格，计数方格确定坐标）。

四、附图

均质坝（模型尺寸）单位：

厘米原模比：

1:

100

五、思考并回答下列问题

1•为什么上、下游液位要保持始终有溢流?

答：

2•流线具有哪些特点，它分布的疏密程度说明了什么?

答：

3•在试验中浸润线和流线与上游边坡线交角是否相同？

为什么?

答：

六、土坝渗流缝隙槽实验成果记录、分析表

实验日期：

实验坝型：

绘出所观察到浸润线和流线，并绘出流网图。

上游水位H上下游水位H下

等势线总数n=水头差△H

等势线间隔数n-1

浸润线坐标表

序号

X坐标

Y坐标（实验值）

序号

X坐标

Y坐标（实验值）

序号

X坐标

Y坐标（实验值）

七、土坝流网图贴在此处

水闸缝隙槽渗流实验

（2）

、实验目的

1.进一步认识闸基渗流的特性；

2•进一步理解流网的特性，掌握绘制流网的方法。

二、实验原理

同土坝。

三、实验步骤

1.做好实验前的准备：

每人自备方格纸一张（75cmX25cm）按分组所指定的方案将闸

基模型（见附图）按比例绘于方格纸上（不必注尺寸）；

2.将染色甘油分别吸入金属管中，待测流线时用；

3•打开电源开关，调节进库液体流量，向模型槽内充液到固定液位，直到上下游所要求的液位；

4.将有染色液体的细金属管插入上游河底不同位置，数分钟后，即可形成流线；

5.观察流线的液态，并将流线描绘或记录在自备的闸基模型图上。

6.计算和绘制作用在水闸底板上的渗流压强分布图。

四、附图

水闸实验尺寸图（尺寸单位：

厘米模型比例尺1:

100）

实验方案为：

板桩设于闸底板的上游端；

五、实验要求

绘出你所做实验方案的流网图。

六、思考并回答下列问题

1．流线和等势线的第一根和最后一根分别是指的哪些部分？

答：

2．绘制流网图时，通常使每一方格的流量和水头损失相等，那么每一方格的水力坡降是否相等？

为什么？

答：

3．流网的图形与上、下游水位差大小和渗透系数是否有关？

应如何解释？

答：

七、水闸缝隙槽渗流实验成果记录、分析表

上游水位H上下游水位H下

等势线总数n=水头差△H等势线间隔数n-1

作用在闸基底板上的渗流压强计算表（水的重度取9.81kN/m3）

序号i（如图）

水头值H（m）

位置坐标z（m）

渗流压强（kN/m2）

序号i（如图）

水头值H（m）

位置坐标z（m）

渗流压强（kN/m2）

序号i（如图）

水头值H（m）

位置坐标z（m）

渗流压强（kN/m2）

八、闸基底板上渗透压强分布图

九、流网图贴在此处