葛洲坝水利枢纽的物理模型设计

1.葛洲坝整体模型概况

模型模拟原型河段上起米罗子，下迄宜昌站，原型河段全长约12km，其中枢纽坝轴线上游河段约4km，坝轴线下游河段约8km，可满足本次项目研究范围需要。

葛洲坝水利枢纽模型按重力相似准则设计为正态整体模型。模型几何比尺λL=100。模型供水系统由4台75kW水泵机组、平水塔、量水堰及相连供回水渠道组成。

模型主要参数比尺如下：

几何比尺：λL =100

流速比尺：λV =λL1/2 = 10

流量比尺：λQ =λL5/2 = 100000

糙率比尺：λn =λL1/6 = 2.154

现有模型下游河道地形按2008年10月三峡水文局实测河道地形图用水泥砂浆塑制，40m高程以下水下地形用断面板法制作，40m高程以上岸边地形采用等高线法制作。葛洲坝枢纽建筑物按1989年长江水利委员会葛洲坝水利枢纽工程设计图集用塑料板制作。葛洲坝水利枢纽下游河势调整工程按施工详图结合实测河道地形图制作。为保证模型水流条件与原形相似，在模型河道地形及大坝枢纽制作完成后，根据三峡水文局2008年实测水文资料，对物理模型进行了验证，满足相关规程及试验要求。为本次研究需要，产卵场范围河底模型根据河床底质情况粒径按比尺模拟。

2.试验方法及仪器设备

模型试验采用恒定流的试验方法。模型采用宽1m矩形量水堰测量流量，采用雷伯克公式进行流量计算。模型上游水位以5#水尺控制，下游水位以宜昌站控制，水位—流量关系曲线采用三峡水文局提供的整编后的宜昌站近期综合水文资料。用直读式旋浆小流速仪和VectrinoII流速仪测量流速和流向。

3.模型验证

为保证模型水流条件与原形相似，在模型河道地形及大坝枢纽建筑物制作完成并经模型检查、验收合格后，根据有关水文资料，对物理模型进行了验证。验证试验流量采用中华鲟繁殖期间流量区域选择Q=5700m3/s、10000m3/s、15000m3/s、20000m3/s、25000m3/s五级流量。(www.xing528.com)

葛洲坝枢纽运行调度按《葛洲坝水利枢纽运行管理规程（1989年）》及《三峡围堰发电期—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程（2003年）》实施。

由于模型河道地形采用三峡水文局2008年实测地形制作，因此，模型验证试验采用2008年的三峡水文局实测水位、流量资料。模型略作加糙处理后，试验5700m～25000m3/s各级流量下，葛洲坝枢纽下游河道沿程各水位站模型水位与原型值对比见表8-1，资料表明，各站测点水位偏差均在±0.10m以内，表明模型综合糙率、沿程水面线与原型基本相似，满足试验要求。

表8-1　验证试验各级流量枢纽下游河道沿程水位对比表

4.模型试验测试区域及测点布设

流速测试区域：根据文献资料葛洲坝下实际监测到的产卵区域、上下游连接区。产卵区及上下游连接区，各断面布设11～14个测点，各测点测量流速垂向分布（距河底部1.2h、0.6h、0.8h），此处h为水深。在重点区域加密布设断面。

流速测试测点布设见图8-1，断面及测点坐标见附表8-1。

图8-1　葛洲坝水利枢纽整体模型测点布置示意图

同时布设水位测站，记录二江尾水渠、大江尾水渠、李家河、庙咀、宜昌各站水位。各测站坐标见表8-2（1954年北京坐标系）。

表8-2　水位测站测量成果