河流动力学实验报告模版docWord格式.docx
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3、根据沙样的最大粒径,准备好粗、细筛数只,并按孔径由大到小依次排
列备用。
4、将沙样倾入粗筛之最上一层,加盖后,放在振筛机上振筛15分钟。
5、从最上一层开始,顺序将各级筛取下,在纸上用手扣打摇晃,直至无沙
漏下为止,漏下之沙放在下一级筛内,卡在孔径中之沙。
应计入本层筛之内。
6、将留在各级筛上之沙,扫入编号杯内,分别称重。
7、测记最大粒径:
在最上一层筛内,找出最大一颗粒沙子,量其粒径为沙
样最大粒径。
(三)实验记录
质筛分析记录计算表
表一
断面号:
取样时间
分析日期
沙样种类:
总沙量
Ws=
(克)
粒径
d
杯
号
杯重
杯+沙
沙重
小于某粒径
沙重百分数
(mm)
A(克)
P(%)
底盘
分析:
核算:
三、移液管法
1、移液管分析仪一套,本仪器只适用于粒径小于0.1mm及浓度为0.3~2%
的泥沙颗粒分析。
2、盛沙杯:
容量为100ml的玻璃杯7个。
3、沉降筒:
容量为600ml的玻璃量筒一个。
4、温度计:
量度50℃,最小刻度0.1℃一支。
5、电动天平:
感量万分之一克。
6、悬移质水样:
(通过0.1mm洗筛冲洗)。
7、搅拌器:
轮径5cm,孔径为3mm。
8、其他:
烘箱、干燥器、氨水、秒表等。
1、在沉降筒内加入反凝剂(如浓度为25%的氨水2cm3),或其他反凝剂后,
再注入分析用水使液面恰到600ml刻度处。
2、准备好分析所用移液管,秒表、分析记录表等,用温度计测读悬液温度,
由沉降操作时间表上查出沉降时间填入表内,为此确定各粒径的取样时间。
3、用搅拌器将量筒内整个悬液上下搅拌约1分钟。
往复各30次,使悬液均
匀分布(注意搅拌时勿使悬液溅出筒外)。
4、取出搅拌器,即将吸管垂直自量筒中央插入至20cm深处,立即吸取水
样至吸管中容积恰好为20ml时为止,取出移液管将水样注入盛沙杯中,将杯号
记入总浓度栏内。
5、再将搅拌器同上(3)步骤进行。
当取出搅拌器离开水面时,即开动秒表
记时,在粒径为0.1mm,0.05mm0.005mm沉降时间到达时,即按预先选定
的沉距深度吸出水样,分别注入玻璃杯内,记下杯号,每次水样吸收均自新的水
面算起。
6、取样结束,检查一次杯号是否记错,即将玻璃杯放入烘箱烘干称重。
表2移液管法颗粒分析记录计算表
水温℃
沉
降
吸收
杯沙重
小于某粒
时
间
深度
径沙重百
(分、秒)
(mm)
(cm)
分数(%)
总浓度
20
0.10
0.0520
0.02520
0.01015
0.00715
0.00510
四、试验成果计算
(一)颗粒级配计算
A筛分析法计算
第一种情况,含沙粒径小于0.1毫米的颗粒占总沙重不足10%时,按下列有
关公式计算:
(1)粗筛分析后,2毫米筛下沙样没有分沙情况者:
(2)粗筛分析后,2毫米筛下沙样有分沙情况者:
小于2毫米各粒径级的计算公式为:
大于2毫米各粒径级的计算公式为:
以上三式中:
P——小于某粒径沙重百分数(%);
A——小于某粒径沙重(克);
A——大于2毫米,小于某粒径沙重(克);
WS——2毫米筛下的沙重(克);
WS2——2毫米筛下的沙重(克);
WS2——参加细筛分析的总沙重(克),由于分沙,WS2的一部分。
WS2
C
C——百分数校正系数。
WS
(二)第二种情况:
含沙粒径小于0.1毫米的颗粒,占总沙重超过10%时,
按下式计算:
式中
A——大于洗筛孔径小于某粒径沙重(克);
Ws2——洗筛下的沙重(克);
Ws——总沙重(克)。
B移液管法计算:
移液管分析成果计算公式为:
上两式中
A——小于某粒径沙重(克)
Ws——沙样总重(克),包括筛分析部分的沙重;
WA——某粒径相应时间吸取的泥沙重(克);
VA——吸取的水样容积(厘米3);
V——所有量筒容积通常为600厘米3。
(二)泥沙颗粒级配曲线的绘制
根据以上计算表的成果,以小于某粒径沙重百分数为纵坐标,以粒径大小为
横坐标,在半对数纸上点绘该沙样的级配曲线。
(三)根据级配曲线可求出
d5e、dpj及
。
实验二起动流速及沙波运动实验
1、掌握实验室中观测泥沙起动流速的方法,测量泥沙个别起动时的流速。
2、观察泥沙个别起动、大量起动至沙波形成和运动的整个物理过程。
二、实验设备
1、活动玻璃水槽一座,长10米,宽0.5米,其附属设备有60厘米矩形堰,
固定测针1-4个,活动测针桁及测针、尾门、平水栅等。
、实验沙rS
2.65吨/米3,d50
=
(
)毫米。
2
3、数字流速仪及旋桨等。
三、实验步骤
1、在水槽中部平整地铺设实验沙约厚5-7厘米作为实验观测段,在其上、
下段铺设一定长度的卵石,使其与实验段的沙层齐平。
3、逐渐而缓慢地打开进水闸门,同时逐渐而缓慢地打开尾门。
调节到实验
段的水流达到均匀流为止。
为固定测针观测上、下水位,判断均匀流。
4、观察泥沙起动。
通过进水闸和尾门的缓慢开启,使泥沙既达到个别起动
状态,又保持实验段为均匀流。
5、读出流量堰测针读数。
由测针零点换算成堰顶水头,在矩形堰的水头流
量关系曲线,查出相应流量。
用活动测针观测测量段的水深h。
用流量仪按三点
法测垂线平均流速。
6、缓慢调节进水闸,加大流量同时调节尾门。
观察泥沙由个别起动至大量
起动以及沙波的形成和运动的整个物理过程。
四、实验记录
泥沙个别起动时的观测记录
五、实验成果
U
1、计算断面平均流速
Upj
Bh厘米/秒
2、用沙莫夫公式计算起动流速Uc
4.6d1/3h1/6
3、验证沙莫夫起动流速公式的系数
K。
流量、水深观察记录
60厘米矩形堰测针读数
表3起动流速试验记录计算表
流速仪观察
0.2h
0.6h
0.8h
Zcm
时间(秒)
堰顶水头t=Z+测针零点(cm)转速(n)
相应流量Q(公升/秒)n(转/秒)
水深h(厘米)流速u(厘米/秒)
思考题
1、影响泥沙起动的主要因素有哪些?
2、实验求得的系数与沙莫夫公式中的系数有何差异?
为什么?
3、通过实验,你认为起动流速公式中的系数受哪些因素影响?
实验三悬移质含沙量沿垂线分布实验
1、进一步加深对悬移质含沙量分布的一般规律(上稀下浓)的认识。
2、掌握实验室中观测悬移质含沙量沿垂线分布的方法。
1、活动玻璃水槽一座长30米,宽0.5米,其附属设备有:
电磁流量计、固
定测针、活动测针、尾门、平水栅等。
2、虹吸管取样器、比重瓶、天平、温度计。
、悬移质沙样rs
2.65吨/米3,d50
=(
)。
3
1、打开金属闸门使浑水充分搅拌、水槽进口处含沙量分布均匀。
2、通过进水闸门和尾门的缓慢开启、关闭、调节,使实验段保持均匀流状
态,通过固定测针测量水深判断均匀流。
3、当满足均匀流后,在电磁流量计上读数,查曲线得出相应流量,由活动
测针测得水深h,通过虹吸管取样器取出0,0.2h,0.4h,0.6h,0.8h,h六点的
浑水,分别注入比重瓶。
4、在尾门处取样注入比重瓶。
5、测量槽内水温。
6、通过置换称重的方法,算出相应沙量
电磁流量计读数。
相应流量(公升/秒)。
表4水位计记录表
测针1#2#3#4#5#6#7#
零点读数Z0
测次1
4
5
6
7
8
9
10
Z=10次平均
水深H=Z+Z0
1、计算出实验水槽的含沙量沿垂线分布。
2、用
Rouse公式计算含沙量沿垂线分布
[取
a=4毫米(虹吸管半径)
Sa为河
底含沙量,并与实验结果相比较。
表
含沙量沿垂线分布记录及计算表
比重
水深
W1
W2
相对
测针读数
水温
含沙量
(瓶
(厘
浑水+瓶
(克)
K比重瓶
(厘米)
℃
(公斤/米3)
号)
米)
3、计算垂线平均含沙量,并与尾门取样的含沙量相比较。
六、思考题
1、通过实验,你对泥沙在水流中悬浮的物理实质有何认识?
含沙量沿垂线
分布为什么会上稀下浓?
2、实验成果与Rouse公式计算结果有何差异?
(二)
实验一弯道环流实验
一、目的:
通过观察弯道上的水流情况,增加对弯道环流的感性认识。
二、试验设备
宽1.2m深0.6m,槽中心线曲率半径3.6m,中心角180°
的矩形弯道水槽,系线的铜片280片,沥青球10~20个,纸屑或木屑,铅丝系线的横木架一个。
系线的细钢筋两根,活动测针架及测针各一件。
三、试验内容
试验时水深控制为160mm左右,其观察项目是:
1.底部流向
1)在弯道上下游的直线段各选一横断面和弯道内的70°
、90°
、110°
横
断面的底部各放一排系线的铜片,以观察各断面底部流向的变化,并进行比较。
2)沿弯道纵向中心底部放一排系线的铜片以观察底部流向的沿程变化。
3)放水后临时由凸岸底部沿水流方向依次衔接放一排系线的铜片,使其处
于同一流线上,以观察底部流向的变化。
4)由上游投放沥青球,以观察底部运行轨迹。
2.表面流向
1)在弯道的横断面上,用铅丝系线恰好与水面接触。
以观察各断面表面流
向的变化。
2)把纸屑由弯道进口前撒放水中,观察表面流向的沿程变化。
3.流向沿水深的变化
在细钢筋上系5线,垂直插入水中观察不同水深处的流向变化。
4.用活动测针测度凹岸和凸岸的水位,算出横比降。
四、要求:
1.写出实验报告。
2.对所观察到的弯道水沙运动现象进行描述。
3.作弯道环流运功示意图。
实验二丁坝实验
观察正挑丁坝、上挑丁坝和下挑丁坝附近水流流态及河床冲淤状况,掌握淹
没与非淹没丁坝的水流特性,增加对丁坝的感性认识。
活动玻璃水槽一座,长10米,宽0.5米,深0.5米,系线的铜片10片,纸
屑或木屑,铅丝系线的横木架一个,系线的细钢筋两根。
三、试验步骤
1、在水槽中部平整地铺设实验沙约厚7-10厘米作为实验观测段,在其上、
2、在水槽试验观测段中部放置预制的丁坝,在丁坝上下游及丁坝正前方横
断面的底部各放一排系线的铜片。
3、逐渐而缓慢地打开进水闸门,同时逐渐而缓慢地打开尾门,调节到实验
段的水流观测淹没和非淹没丁坝附近底部水流流态及河床冲淤状况。
4、在丁坝上下游及丁坝正前方横断面上,用铅丝系线恰好与水面接触。
以
观察各断面表面流向的变化。
同时把纸屑由水槽进口前撒放水中,观察表面流向的沿程变化。
5、在细钢筋上系5线,垂直插入丁坝附近水中观察不同水深处的流向变化,
区分不同丁坝螺旋流。
6、根据不同的试验方案,重复试验2-3次。
7、关闭水泵,试验仪器归位,清理试验场地。
1.
写出实验报告。
2.
对所观察到的丁坝水流流态及河床冲淤状况进行描述。
3.
绘制丁坝表层水流和底层水流流向示意图。
坎后产生水平轴回
坎后的旋流沿坎身
旋流,方向沿坎身
指向河心,坎后冲
指向河岸,引起近
岸淤积
河中淤。
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