DL/T 5870-2024 水电工程泥沙模型试验规程

　　DL/T 5870—2024

水电工程泥沙模型试验规程

Code for sediment model test of hydropower projects

2024-05-24 发布 2024-11-24 实施

国 家 能 源 局 公 告

2024年 第 2 号

根据《中华人民共和国标准化法》《能源标准化管理办法》, 国家能源局批准《直接串入式线路静止同步补偿装置》等335项能 源行业标准(附件1)、《Specification for Reservoir Area Engineering Geological Investigation of Hydropower Projects》等20项能源行业 标准外文版(附件2)、《水工混凝土结构设计规范》等4项能源 行业标准修改通知单(附件3),现予以发布。

附件：1.行业标准目录

2. 行业标准外文版目录(略)

3. 行业标准修改通知单(略)

国家能源局

2024年5月24日

前 言

根据《国家能源局综合司关于印发2017年能源领域行业标准 制(修)订计划及英文版翻译出版计划的通知》(国能综通科技 〔2017〕52号)的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经 验，参考国内相关标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。

本规程的主要技术内容包括基本规定、泥沙模型试验分类、 模型试验准备、相似准则、模型设计及制作、模型验证及正式试 验、试验成果及报告。

本规程由中国电力企业联合会提出。

本规程由电力行业水电施工标准化技术委员会 (DL/TC 29) 归 口 。

本规程主编单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

本规程参编单位：长江水利委员会长江科学院 重庆交通大学

本规程主要起草人员：王 川 刘同宦 周 勤 刘家富 黄武林 黄 莉 王云莉 何贤佩 叶 茂 姚仕明 张 湛 吕金波 吕海艳 蒲云娟 许莉萍 侯 极 丁 兵 王建洪 张伯骥 李光伟 张 勇 李小泉 鞠 琳 肖平西 赵瑾琼 柴朝晖 渠 庚 黄良文

本规程主要审查人员：汪 毅 孙 来 成 席 浩 余 英 陆采荣 李志刚 杨成文 王 军 张建华 杨和明 李虎章 程志华 王志军 谭 小 军 田 承 宇 李家正 何德强

II

DL/T 5870—2024

本规程在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合 会标准化管理中心(北京市白广路二条一号，100761)。

IV

DL/T 5870—2024

目 次

1 总则 1

2 术语 2

3 基本规定 4

4 泥沙模型试验分类 5

4.1 枢纽引水防沙模型试验 5

4.2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积

模型试验、引航道防淤模型试验 5

4.3 沉沙池模型试验 6

5 模型试验准备 7

5.1 基本资料 7

5.2 模型试验大纲 7

5.3 试验场地 8

5.4 供水供沙控制系统 8

5.5 模型试验设备及量测仪器 10

6 相似准则 11

6.1 几何相似 11

6.2 水流运动相似 11

6.3 泥沙运动相似 12

7 模型设计及制作 15

7.1 模型设计 15

7.2 模型制作 17

7.3 量测仪器安装 18

8 模型验证及正式试验 20

8:1 模型验证 20

V

DL/T 5870—2024

8.2 正式试验 21

9 试验成果及报告 25

9.1 试验记录与分析 25

9.2 试验报告编写 26

本规程用词说明 27

引用标准名录 28

附：条文说明 29

VI

DL/ T 5870—2024

Contents

1 General provisions 1

2 Terms 2

3 Basic requirements 4

4 Classification of sediment model test 5

4.1 Model test of flow guiding and sediment control of

project 5

4.2 Model test of sediment erosion and deposition in

downstream channel、Model testof sedimentation

control in approach channel 5

4.3 Model test of settling basin 6

5 Preparation for model test 7

5.1 Basic information 7

5.2 Outline ofmodel test 7

5.3 Test sites 8

5.4 Control system of water and sediment supply 8

5.5 Equipment and measurement instrument for model test 10

6 Similarity criterion 11

6.1 Geometric similarity 1

6.2 Flow movement similarity 11

6.3 Sediment motion similarity 12

7 Model design and manufacture 15

7.1 Model design 15

7.2 Model manufacture 17

7.3 Surveying instrument installation 18

8 Model validation and test 20

VII

DL/ T 5870—2024

8.1 Model validation 20

8.2 Model test 21

9 Test results and reports 25

9.1 Test record and analysis 25

9.2 Report writing 26

Explanation of wording in this specification 27

List of quoted standards 28

Addition : Explanation of provisions 29

VⅢ

DL/T5870—2024

1 总 则

1.0.1 为规范水电工程泥沙模型试验，制定本规程。

1.0.2 本规程适用于水电工程枢纽引水防沙、水库泥沙冲刷和淤 积、坝下游河道冲刷和淤积、引航道防淤、沉沙池沉沙和排沙等 水流泥沙模型试验。

1.0.3 水电工程泥沙模型试验除应符合本规程外，尚应符合国家 现行有关标准的规定。

1

DL/T 5870—2024

2 术 语

2.0.1 泥沙模型试验 sediment model test

将河流及建筑物按相似原理缩成模型，在模型内对水流泥沙

冲刷和淤积问题进行的试验模拟。

2.0.2 模型比尺 modle scale

模型与原型各对应物理量间的比值。

2.0.3 正态模型 normal model

水平几何比尺与垂直几何比尺相等的模型。

2.0.4 变态模型 distorted model

水平几何比尺与垂直几何比尺不相等的模型。

2.0.5 变率 distortion ratio

水平几何比尺与垂直几何比尺的比值。

2.0.6 定床模型 fixed bed model

河床在清水水流作用下不发生变形的模型。

2.0.7 动床模型 movable bed model

河床在清水水流作用下可发生变形的模型。

2.0.8 悬移质 suspended sediment

悬浮在河道水流中、随水流运动的泥沙颗粒。

2.0.9 推移质 bed load

在河床表面附近以滑动、滚动、跳跃或层移方式运动的泥沙 颗 粒 。

2.0.10 全沙模型 total load model

同时模拟悬移质和推移质运动的动床模型。

2.0.11 模型沙 model sediment

模型试验中按相似条件模拟悬移质和推移质泥沙的固体颗粒

2

DL/T 5870—2024

材料，有天然沙和轻质沙两种。

2.0.12 粒径级配 particle size distribution

沙样中各粒组所占的质量百分比，又称粒度组成或颗粒组成。

2.0.13 含沙量 sediment concentration 单位水体中所含的泥沙的总量。

2.0.14 输沙量 sediment load

一定时段内通过河道指定过水断面的泥沙总量。

2.0.15 起动流速 incipient velocity

河床上的泥沙颗粒从静止转入运动临界状态时的垂线平均

流 速 。

2.0.16 河床演变 fluvial process

河床在自然情况下或受人工干扰时水流和河床相互作用所发

生的冲刷和淤积变化过程。

3

DL/T 5870—2024

3 基 本 规 定

3.0.1 水电工程泥沙模型试验应符合几何、水流运动、泥沙运动 相似准则的要求。

3.0.2 模型试验应包括模型设计及制作、试验设备和量测仪器选 型及安装、模型验证及正式试验、试验记录与分析、试验报告编 写等内容。

3.0.3 模型试验过程中应有典型工况的影像资料。

4

DL/T 5870—2024

4 泥沙模型试验分类

4.1 枢纽引水防沙模型试验

4.1.1 有坝(闸)引水防沙模型试验的主要研究内容应包括：

1 枢纽泥沙冲刷和淤积规律。

2 取水口防沙设施布置与防沙效果。

3 冲沙闸、泄洪闸的布置与排沙及泄洪效果。

4 泄洪、排沙设施闸门的调度方式。

4.1.2 无坝(闸)引水防沙模型试验的主要研究内容应包括：

1 取水口河段天然河床演变规律。

2 取水口河段不同引用流量工况的河床演变规律。

3 取水口防沙、排沙设施的布置与防沙、排沙效果。

4.2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积

模型试验、引航道防淤模型试验

4.2.1 水库泥沙冲刷和淤积模型试验的主要研究内容应包括：

1 库区水流流态及泥沙冲刷和淤积演变规律。

2 变动回水区的泥沙冲刷和淤积变化规律。

3 泥沙冲刷和淤积对库区重要敏感对象的影响。

4 水库泥沙调度运行方式优化。

4.2.2 坝下游河道冲刷和淤积模型试验的主要研究内容应包括：

1 河道河床演变趋势及坝下游河道冲刷变化过程。

2 河道水位、流速、深泓线、汉道分流比等变化特性。

3 河床冲刷对河势稳定、防洪安全、取水工程及航道等的影

5

DL/T 5870—2024

响及舒缓不利影响的措施。

4.2.3 引航道防淤模型试验的主要研究内容应包括：

1 枢纽区上下游水流流态、泥沙冲刷和淤积及河床演变规律。

2 上下游引航道及其口门区、船闸内泥沙淤积规律及通航条件。

3 上下游引航道及其口门区、船闸内清淤方案及其效果。

4.3 沉沙池模型试验

4.3.1 连续冲洗式沉沙池模型试验的主要研究内容应包括：

1 沉沙池流态均匀性及各池段沉沙效果。

2 沉沙池布置优化。

3 排沙廊道系统的冲沙流量选择及冲沙效果。

4.3.2 定期冲洗式沉沙池模型试验的主要研究内容应包括：

1 沉沙池流态均匀性、各池段沉沙效果及池厢内的泥沙淤积 规 律 。

2 沉沙池布置优化。

3 定期水力冲洗的冲沙效果。

4.3.3 排沙漏斗式沉沙池模型试验的主要研究内容应包括：

1 排沙漏斗式沉沙池结构布置优化。

2 不同流量级漏斗室内的三维螺旋流流态变化规律。

3 排沙漏斗式沉沙池底孔的排沙流量及排沙效果。

6

DL/T 5870—2024

5 模型试验准备

5.1 基 本 资 料

5.1.1 模型试验应收集工程区域的水文气象、泥沙、河道地形、 地质和设计等资料。

5.1.2 工程区域的水文气象、泥沙资料应主要包括以下内容：

1 径流特征、洪水特性、水位流量关系、泥沙特性、床沙级配。

2 河段的洪、中、枯三级流量水面线、流速、流态、分流分 沙等。

3 气温、降雨、风速。

5.1.3 工程区域的水文气象、泥沙原始资料宜选用国家级流域单 位，省、市、县级站网提供的资料。

5.1.4 工程区域的河道地形、地质资料应符合下列要求：

1 河段的河道地形资料不应少于2次，间隔时间不应少于一 个汛期。

2 地质资料应有研究区域钻孔资料。

5.1.5 工程设计资料应主要包括以下内容：

1 河段内枢纽工程设计资料及调度运行资料。

2 河段内相关规划及涉水工程资料。

5.1.6 对收集的资料应进行合理性分析。

5.2 模型试验大纲

5.2.1 模型试验应根据试验目的和技术要求编制模型试验大纲。

5.2.2 模型试验大纲应包含以下内容：

1 工程概况和基本资料。

7

DL/T 5870—2024

2 试验目的与要求、研究内容和采取的技术路线。

3 模型设计、制作和验证。

4 试验方法。

5 试验设备和量测仪器。

6 预期目标和研究成果。

7 试验进度计划。

8 主要研究人员和试验项目组织机构。

5.3 试 验 场 地

5.3.1 模型试验场地应满足模型布置对场地面积和高度差的要求。

5.3.2 模型试验场地应满足模型布置对供水及回水设施的要求。

5.4 供水供沙控制系统

5.4.1 泥沙模型试验宜采用循环式供水系统。

5.4.2 循环式供水系统应满足以下要求：

1 蓄水池容量、动力泵功率等应满足模型试验流量等要求。

2 仅供专项试验用水时，循环式供水系统可采用单一式配水 方式。供多项试验同时用水时，循环式供水系统应采用集中式配 水方式。

5.4.3 回水渠宜采用环状或网状布置，底坡宜大于1:200,断面面 积应按能排泄试验总流量计算确定，并应设置拦污栅和沉沙池等 必要设施。

5.4.4 模型供沙系统应符合下列规定：

1 推移质加沙机的加沙速度和加沙量应能反映天然来沙过 程，加沙质量的相对误差应小于3%。

2 水沙混合运行系统中浑水池各部位的含沙浓度应均匀一 致，各部位含沙量的相对误差应小于15%。

3 水沙分离运行系统中加沙率的相对误差应小于15%。

4 水沙分离运行系统中沉沙池的沉积率不宜低于95%;水

8

DL/T 5870—2024

沙混合运行系统中沉沙池的容积不应小于整个模型最大循环水量 的2倍。

5.4.5 水沙混合运行系统应满足以下要求：

1 浑水池应设有充水和搅沙设备。

2 水泵可选用离心泵和泥浆泵，当含沙量超过10kg/m³时 宜选用泥浆泵。

3 输水管道和回水渠槽内流速均不应低于模型沙起动流速 的3倍。

5.4.6 水沙分离运行系统应符合下列要求：

1 浑水池可分成上、下两部分，含沙量宜为150kg/m³~ 300kg/m³, 允许偏差应为±10%。

2 输水孔口箱或管孔应保持箱(管)内压力稳定，允许偏差 应为±10%;模型进口含沙量可由式(5.4.6-1)确定：

…………………… ·5.4.6-1)

式中：Sm——模型进口含沙量 (kg/m³);

S₁——搅拌池内含沙量 (kg/m³);

Qo——模型前池清水流量 (m³/s);

Q₁—— 模型前池浑水流量 (m³/s)。

3 采用自然沉淀方式的沉沙池，沉积长度可按式(5.4.6-2) 计算：

……

… (5.4.6-2)

式中：L—— 沉沙池沉积长度 (m);

q ——沉沙池单宽流量 [m³1(s·m)];

@.——模型沙动水沉速 (m/s)。

4 采用强迫沉淀方式的沉沙池，可使用泥浆泵将沉沙经回 沙管返回至配沙池，回沙管内流速应高于不淤流速的5倍。

9

DL/T 5870—2024

5.5 模型试验设备及量测仪器

5.5.1 流量量测宜采用量水堰或电磁流量计，其量测精度应控制 在±1%。

5.5.2 水位量测宜采用水位测针、自动跟踪式水位计、波高仪等 仪器，其量测精度应控制在±0.2 mm。

5.5.3 流速量测宜采用微型旋桨流速仪、超声多普勒流速仪 (ADV)、 激光流速仪和水流表面粒子图像速度场仪，其量测精度 应控制在2%～3%。

5.5.4 含沙量测量宜采用烘干称重法、比重瓶置换法，也可采用 光电测沙仪等其他类型的含沙量测量仪。仪器量测精度应满足含 沙量测量误差不超过15%的要求。

5.5.5 泥沙颗粒特性可采用量测法、沉降法测定，也可采用激光 法测定，相关仪器量程应满足试验要求，仪器量测精度应满足粒 径测量误差小于10%的要求。

5.5.6 地形测量宜选用测针或地形测量仪，其测量精度应控制在 ±1mm。

5.5.7 水温测量仪温度分辨率不应大于0.1°,允许偏差为±0.1°。

10

DL/T 5870—2024

6 相 似 准 则

6.1 几 何 相 似

6.1.1 正态模型的平面几何比尺应等于垂直几何比尺。

6.1.2 变态模型的平面几何比尺与垂直几何比尺不相等，其值应按

11

式(6.1.2-1)和式(6.1.2-2)计算：

式 中 ： α — 平 面 几 何 比 尺 ;



……

…………



……(6.1.2-1)

… …(6.1.2-2)

Lp—— 原型平面尺度 (m);

Lm——模型平面尺度 (m);

αh—— 垂直几何比尺;

h—— 原型水深 (m);

h—— 模 型 水 深 (m)。

6.2 水流运动相似

6.2.1 模型试验应满足重力相似要求。重力相似可表达为式(6.2.1):



………



…(6.2.1)

式中： αu——流速比尺;

αn——垂直几何比尺。

6.2.2 模型试验应满足阻力相似要求。阻力相似可表达为式(6.2.2):

DL/T 5870—2024

12

…………



…(6.2.2)

式中：α — — 流速比尺;

αn—— 糙率比尺;

αL——平面几何比尺;

αR—— 水力半径比尺。

6.2.3 模型试验应满足水流运动连续相似要求。水流运动连续相似 可表达为式(6.2.3):

……

…(6.2.3)

式 中：α u—— 流速比尺;

α:——水流时间比尺; αL— 平面几何比尺。

6.3 泥沙运动相似

6.3.1 模型试验应满足泥沙起动条件相似要求。泥沙起动条件相似 应满足式(6.3. 1)要求：

α=α。 …(6.3.1)

式中：α — — 泥沙起动流速比尺;

αu—— 流速比尺。

6.3.2 模型试验应满足输沙能力相似要求。输沙能力相似应满足下 列公式要求：

αG=αGo … …… …(6.3.2-1)

α₅=αs. … …… ……(6.3.2-2)

ag=αg … …(6.3.2-3)

式中： αG—— 输沙率比尺;

αGo——输沙能力比尺;

DL/T 5870—2024

αs——含沙量比尺;

αs,—— 水流挟沙力比尺;

αg—— 推移质单宽输沙率比尺;

αg — 推移质单宽输沙能力比尺。

6.3.3 模型试验应满足泥沙悬移相似要求。表征模型试验泥沙悬移 相似的泥沙沉速比尺可按式(6.3.3)计算：

………

…(6.3.3)

式中：α ——泥沙沉速比尺;

αu——流速比尺;

ah——垂直几何比尺;

αL——平面几何比尺;

m ——悬移指数，取0.5～1。

研究淤积为主的模型，一般考虑沉降相似，m 宜取0.75～1.0; 冲刷为主的模型，一般考虑起动相似，m 宜取0.5;研究枢纽下游 河道泥沙的模型，应兼顾悬浮和沉降相似，m 宜取0.75。

6.3.4 模型试验应满足河床变形相似要求。表征悬移质泥沙模型和 推移质泥沙模型河床变形相似的泥沙冲淤时间比尺应按式 (6.3.4-1)和式(6.3.4-2)计算：

13

……

……

式中：α— —悬移质泥沙冲淤时间比尺;

aL—— 平面几何比尺;

α₂₀—淤积物干重度比尺;

αu——流速比尺;



……(6.3.4-1)

…(6.3.4-2)

DL/T 5870—2024

αs—— 含沙量比尺;

α₃— — 推移质泥沙冲淤时间比尺; αh—— 垂直几何比尺;

ag— 推移质单宽输沙率比尺。

14

DL/T 5870—2024

7 模型设计及制作

7.1 模 型 设 计

7.1.1 模型水流雷诺数Rem应大于1000,模型试验段的最小水深 应大于1.5cm。

7.1.2 建筑物附近三维性强的水流泥沙模型设计宜采用正态模 型。受条件限制不能用正态模型时，也可用变态模型，且几何变 率不应大于2。

7.1.3 宽浅河段的水流泥沙模型设计可采用变态模型，其几何变 率应根据河道宽深比、糙率及研究内容确定。对于水流泥沙运动 相似性要求较高的泥沙模型试验，几何变率可取2～5;水库泥沙 冲刷和淤积模型试验主要研究水流平面变化和冲淤分布时，几何 变率可取5～8;宽浅河段和河口海岸泥沙模型试验主要研究水流 特性、泥沙冲淤及河势变化时，几何变率宜取8～15。

7.1.4 多沙河流的泥沙模型设计应满足河型相似条件要求。河型 相似可表达为式(7.1.1):

式中：ys——泥沙重度(kN/m³);

y—— 水重度 (kN/m³);

d50——床沙中值粒径 (mm);

h ——造床流量下的平均水深 (m);

15

DL/T 5870—2024

i ——河床比降;

b—— 造床流量下的河宽 (m)。

7.1.5 当河床泥沙冲淤变化不大或虽有变化但对所研究的问题影 响不大时，模型设计可采用定床模型;当河床泥沙冲淤变化较大或 冲淤变化对所研究的问题影响较大时，模型设计应采用动床模型。

7.1.6 悬移质泥沙参与河床变形时，模型设计宜采用悬移质泥沙 模型;卵石或砾石等推移质泥沙参与河床变形时，模型设计宜采 用推移质泥沙模型;悬移质泥沙、推移质泥沙均参与造床作用时， 模型设计宜采用全沙模型。

7.1.7 模型范围选择应符合下列规定：

1 模型试验段宜设在模型范围的中间位置。

2 水库泥沙冲刷和淤积模型起始位置宜选在河道较平顺或 者窄深的卡口断面，模型出口断面宜选在坝轴线下游河道较平顺 的断面，并应考虑枢纽调度带来的影响。

3 枢纽引水防沙及引航道防淤泥沙模型进口宜选在枢纽建 筑物上游河道较平顺的断面，出口宜选在枢纽建筑物下游河道较 平顺的断面。

4 坝下游河道泥沙冲刷和淤积模型进口宜选在枢纽轴线上 游较稳定的库区断面，条件不允许的情况下也可选在枢纽下游， 但应考虑枢纽调度对模型进口来水来沙条件的影响。出口断面河 道应较平顺。

5 模型试验模拟河段长度应大于4倍试验研究段处河道 宽度。

7.1.8 模型高度应超过试验最高水位10 cm。动床模拟高程宜结 合枢纽运行水位、河床冲淤、岸坡、堤防等多因素综合考虑，可 活动的河床部分预留深度宜大于河床可能出现的最大冲刷深度 10 cm。

7.1.9 模型选沙应符合下列规定：

1 模型沙的选择应同时满足水流运动及泥沙运动相似。推移

16

DL/T 5870—2024

质动床模型的模型沙可选用天然沙或轻质沙，悬移质动床模型的

模型沙宜采用轻质沙。

2 模型沙选择应反复比选几何比尺、模型沙材料，尽量使水 流时间比尺与河床冲淤变形时间比尺相近。

3 选配的模型沙应根据粒径比尺控制，且换算为原型的级配 曲线应与原型沙基本相同。

4 选用模型沙的颗粒形状、粒径级配及力学性能应能保持 稳 定 。

7.1.10 模型试验用水水质应满足模型沙的要求。

7.2 模 型 制 作

7.2.1 模型制作应包括模型放样、平面导线制作、地形塑造、床 面加糙、建筑物安装等内容。

7.2.2 模型制作与安装应进行结构稳定和强度校核。

7.2.3 模型定床部分制作可采用断面板法、桩点法和等高线法。 采用断面板法时，制模断面布置应能控制原型地形特征及其变化， 地形有特殊变化处应有断面控制。模型中两控制断面间距可取 50 cm～100 cm,地形变化较复杂或重点试验段，控制断面应适当 加 密 。

7.2.4 模型定床部分制作精度控制应符合下列规定：

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

偏差应为±0. 1°。

2 地形高程允许偏差应为±2mm, 平面距离允许偏差应为 ±1 cm。

3 水准基点和测针零点允许偏差应为±0.2 mm。

7.2.5 模型动床部分制作精度控制应符合下列规定：

1 河床可活动部分预留铺沙厚度可按历年实测地形的最大 冲刷深度加富余值确定，也可按相关极限冲刷公式计算确定，预 留深度宜大于河床可能出现的最大冲刷深度10cm。

17

DL/T 5870—2024

2 动床部分可采用阴断面法控制地形，断面间距宜为50 cm~ 100 cm,变化剧烈的局部地形应加密断面。

3 地形高程允许偏差应为±2 mm, 平面距离允许偏差应为 ±1 cm。

4 动床、定床交界面应平顺连接，交界面宜铺垫不易起动的 粗颗粒模型沙过渡至河床。

7.2.6 枢纽建筑物模型安装高程允许偏差应为±0.3 mm。

7.2.7 模型制作完毕后应按模型设计要求进行加糙处理。

7.2.8 模型安装完毕应进行全面校核。校核完毕应进行试水，模 型的渗漏水量应小于1%。

7.3 量测仪器安装

7.3.1 量水堰安装应满足以下要求：

1 堰板应与堰槽垂直正交，堰板顶部应保持水平。

2 堰槽应等宽。

3 消浪栅应设置在堰板上游10倍以上最大堰顶水头处。

4 量水堰水位测针应设置在6倍最大堰顶水头处。

7.3.2 电磁流量计安装应满足以下要求：

1 流量计应安装在管道的直管段，在流量计上游15倍管径 和下游5倍管径范围内应无其他部件，量测时应保证管道内为有 压流。

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 差应不超过±3%,其管道内壁应清洁、光滑。

7.3.3 水位量测仪器安装应满足以下要求：

1 枢纽引水防沙模型的水位测量仪器宜安装在坝(闸)上下 游、取水口、厂房尾水等重点部位。

2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积模型、引航道防淤模型 的水位量测仪器宜安装在码头、桥梁、取水口、上下游引航道等 重点建筑物处。

18

DL/T 5870—2024

3 沉沙池模型的水位测量仪器应安装在沉沙池进出口、排沙 廊道等重点部位。

4 模型上、下游边界控制水位测针宜安装在2倍测试段河道 宽度以外。

7.3.4 流速量测仪器安装应满足以下要求：

1 枢纽引水防沙模型的流速量测仪器应安装在坝(闸)上下 游、取水口等重点河段。

2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积模型、引航道防淤模型 的流速量测仪器应安装在枢纽取水口、上下游引航道及其口门区 等重点河段。

3 沉沙池模型的流速测量仪器应安装在沉沙池沉沙和排沙 的特征部位。

7.3.5 含沙量监测设备安装应满足以下要求：

1 采用比重瓶或烘干法测量含沙量时，采沙取样位置宜位于 水深的3/5处，取样时间不宜大于10min。

2 采用光电测沙仪等监测含沙量时，监测设备宜安装在模型 试验段进口、主输沙带区域，安装高度宜位于水深的3/5处。

7.3.6 河道地形测量仪的测轨宜沿河道断面布置，测轨两端应超 出模型试验地形测量范围，安装高度应满足可以测量模型河道地 形最大冲刷深度和最大淤积高度的要求。

19

DL/T 5870—2024

8 模型验证及正式试验

8.1 模 型 验 证

8.1.1 模型验证应包括水流运动相似性验证和泥沙运动相似性验 证 。

8.1.2 水流运动相似性验证应包括水面线验证、流速流态验证。 分汉型河段还应进行汊道分流比验证。

8.1.3 水流运动相似性验证应符合下列规定：

1 水面线、流速、流态、分流比验证的流量级应包括洪、中、 枯三级流量。

2 水面线验证时的水位测站应不少于3个。

3 定床模型清水水面线验证时，同一测站水位允许最大偏差 山区河流应为原型±0.1m、 平原河流应为原型±0.05m。

4 动床模型浑水水位验证时，同一测站水位允许最大偏差山 区河流应为原型±0.2m 、平原河流应为原型±0.1m。

5 模型流速流态的分布应与原型相似，流速最大允许偏差应 为±15%,断面流量最大允许偏差为±5%。

6 模型分流比应与原型相似，其主汉流量最大允许偏差应为 ±5%。

7 当验证结果偏差超过允许范围时，应采取加糙、减糙等措施。

8.1.4 泥沙运动相似性验证应包括推移质泥沙河床变形验证和悬 移质泥沙河床变形验证。

8.1.5 推移质、悬移质泥沙河床变形验证应符合下列规定：

1 验证试验宜选择河床变形显著的时段进行。验证试验前应 按制模地形图铺制成动床起始地形。

20

DL/T 5870—2024

2 验证试验施放的流量、输沙量应按验证时段的流量、输沙 量过程进行分级同步概化，每个流量级概化前后的水量相对偏差 应小于1%。概化时段不宜小于水流流经模型历时的3倍。

3 模型和原型各相应部位应达到冲淤分布定性相似;验证河 段的冲淤总量相对偏差应小于25%,分河段相对偏差宜小于30%, 重点河段相对偏差应小于20%。

4 模型应能复演原型的水流运动和河床冲淤变化，否则应调 整冲淤时间比尺、含沙量比尺或者推移质输沙率比尺，直至满足 相似要求;比尺调整后，应至少进行1次验证试验。

8.1.6 悬移质河床变形验证试验的模型沙中有小于0.025 mm 以 下的粒径时，应采集水样进行絮凝试验，如有絮凝应采用加分散 剂等措施解决。

8.1.7 悬移质河床变形验证试验过程中应进行水温测量，应根据 水温变化调整加沙粒径。

8.1.8 悬移质河床变形验证试验时应在模型进口取样检验悬移 质泥沙含沙量和粒径，其含沙量允许偏差应为±15%,粒径允许 偏差应为±10%。尾门水位应保持稳定，允许偏差应为±3mm。

当其中任何一项超过这一规定时，应立即进行调整或重新进行 试验。

8.2 正 式 试 验

8.2.1 正式试验前应做好以下工作：

1 确定试验典型流量级及水文年。典型流量应包括洪、中、 枯不同流量级，典型水文年系列应具有代表性，应包括丰、中、 枯水年，并同时考虑丰、中、少沙年。对确定的典型水文年应进 行流量、沙量、水位过程的概化。

2 采用验证试验确定的模型比尺，制定放水要素表。要素表 内容应包括划分的流量级，每级流量放水起、止时间，模型进、 出口水沙控制条件，观测项目及时间安排等。

21

DL/T 5870—2024

3 对模型设备及量测仪器应进行全面检查，检查是否合格并 处于正常工作状态。

8.2.2 模型试验进口流量过程线概化应满足下列要求：

1 流量过程线概化宜尽可能反映原型实际流量和水位变化。

2 每个水文年概化流量级不应少于4个～6个，概化后各流 量级的模型水量与原型水量的相对偏差应小于1%。

3 模型进口实际施放流量与设计值的相对偏差应小于5%。

8.2.3 模型试验进口含沙量过程线概化应符合下列规定：

1 含沙量的概化应与流量过程线的概化同步确定。概化后各 含沙量级的输沙量与原型输沙量的相对偏差应小于5%。

2 模型施放含沙量与设计含沙量的相对偏差，在考虑模型水 温影响的情况下应小于15%,输沙总量相对偏差应小于15%。试 验研究淤积问题宜用正偏差，试验研究冲刷问题宜用负偏差。

8.2.4 模型试验进口含沙量及泥沙级配控制应满足下列要求：

1 水沙混合运行的悬移质泥沙模型应在模型进口段取样 监测含沙量和泥沙颗粒级配，含沙量和泥沙颗粒级配应符合设 计值。

2 水沙分开运行的悬移质泥沙模型应使供沙工作池内的泥 沙颗粒级配和含沙浓度符合设计要求。

8.2.5 模型试验进口推移质加沙控制应满足以下要求：

1 在无原型推移质输沙资料可用的情况下，模型推移质输沙 量的设计值可由推移质输沙率公式计算和推移质输沙水槽试验成 果综合确定。

2 推移质总输沙量模型实际施放值与设计值的相对误差应 小于15%。

3 推移质泥沙级配可根据床沙级配及各级流量下的水流强 度，按最大粒径法或平均粒径类比法确定。

8.2.6 模型试验过程中，河道水位、流速、流态、水流含沙量、 床沙级配、河床地形变化等试验参数可根据不同类型泥沙模型的

22

DL/T 5870—2024

研究需要进行监测。

8.2.7 模型水位的测验位置及精度应满足试验大纲要求。每级流 量至少观测沿程各站水位2次～3次。每测次应重复测量2次~ 3次。

8.2.8 模型试验过程中流速、流向的测量方法应符合下列规定：

1 测速范围和断面布置应根据试验目的和要求确定。

2 测速仪器应根据流速变化范围和测量条件选用。

3 测量断面应至少布置3条测线，每条垂线视水深情况应至 少有3个测点。复杂流态区域应适当加密流速测线。

4 流速观测的同时应根据需要进行流向观测。

8.2.9 模型试验过程中河道水流含沙量的监测应符合下列规定：

1 模型含沙水流取样的断面位置、取样断面上的取样点位置 及点数，宜与验证试验保持一致，并应能正确反映研究河段水流 含沙量变化。

2 含沙水流取样间隔应能正确反映设计含沙量过程，最大时 间间隔应小于1h。

3 含沙量的测量应符合本规程第5.5.4条的规定，泥沙颗粒 级配及粒径分析应符合本规程第5.5.5条的规定。

8.2.10 模型试验过程中应定期监测床沙级配，床沙级配取样的断 面位置及取样断面上的取样点位置、深度及点数，应满足试验大 纲要求，并应能正确反映研究河段床沙级配的变化。

8.2.11 模型试验过程中应定期和不定期监测河床冲淤地形，试验 结束后应及时绘制冲淤地形变化图。模型冲淤地形测定宜采用断 面法，地形断面间距宜小于60 cm, 测点间距宜小于20 cm, 地形 断面宽度超过15m 以上者，断面间距可放宽至80 cm, 测点间距 可放宽至30 cm。

8.2.12 模型试验失控处理应符合下列规定：

1 模型试验过程中，当进口流量、含沙量、推移质加沙量和 颗粒级配控制任一项精度不能达到要求且在10 min 内不能调整至

23

DL/T 5870—2024

设计值或设计修正值时，模型试验应重新进行，但所有记录和观 测数据仍应进行分析、整理和归档。

2 因外界突然停电或停水，试验被迫中断，此时应迅速抬高 尾门，阻止模型泄水，以减小对地形的破坏。根据停水对试验河 段地形的破坏程度确定试验是否报废。

24

DL/T 5870—2024

9 试验成果及报告

9.1 试验记录与分析

9.1.1 模型试验过程中应记录水位、流速、流向、含沙量、河床 地形等数据，且试验记录应满足以下要求：

1 试验记录应规范统一，使用专用表格。

2 试验记录数据出现错误时，应划掉重写，不可涂改。

3 计算机采集的试验记录应另存备份。

9.1.2 试验资料应及时整理，试验者、整理者和校核者均应在原 始记录及计算表格中签名。对直接使用计算机采集的成果，应注 明试验者、整理者和校核者姓名。

9.1.3 模型试验水位、流速等试验资料的整理分析应符合现行行 业标准《水电水利工程常规水工模型试验规程》 DL/T 5244的 有 关规定，并结合河工模型试验特点对河床地形数据进行整理分析。

9.1.4 试验资料的整理应贯彻边试验、边计算、边校对的原则， 并进行合理性检查，若发现不合理或其他问题应重新测量。资料 的取舍应有充分的依据。

9.1.5 水位与水面线应按照试验组次绘制相应的图表。

9.1.6 试验数据分析应绘制流态、流向平面图，标明水边线、静 水区、回流范围和主流方向，对试验中出现的特殊水流现象应进 行描述。

9.1.7 试验数据分析应按照试验工况绘制流速分布图表。

9.1.8 试验数据分析应根据试验工况绘制不同工况下的试验河段 河床地形变化平面图或河床冲淤平面图和典型横断面冲淤变化 图，局部冲刷应绘制冲淤平面图及冲刷坑的纵剖面和横剖面图。

25

DL/T 5870—2024

9.1.9 试验数据的整理归档应及时完成。

9.2 试验报告编写

9.2.1 试验报告应包含封面、扉页、目录、摘要、正文、参考文 献和资料，其中正文应包括下列内容：

1 试验目的及任务。

2 河道概况和工程方案。

3 模型设计、制作。

4 试验设备及量测仪器。

5 模型验证试验。

6 正式试验及成果分析。

7 结论与建议。

9.2.2 试验报告中应有模型验证资料选取的相关分析。

9.2.3 试验报告中模型验证试验成果应包括模型地形、水位、流 速分布、冲淤量和模型沙粒径与原型设计值的相对误差分析。

9.2.4 试验报告内容应包含试验最终选用的相似比尺和试验方法。

9.2.5 模型原始观测资料应与试验报告同时归档。

26

DL/T 5870—2024

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不 同的用词说明如下：

1)表示很严格，非这样做不可的：

正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。

2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：

正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。

3) 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。

4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符 合……的规定”或“应按……执行”。

27

DL/T 5870—2024

引用标准名录

《水电水利工程常规水工模型试验规程》DL/T 5244

28

中华人民共和国电力行业标准

水电工程泥沙模型 试验规程

DL/T 5870—2024

条 文 说 明

DL/T5870—2024

制 定 说 明

《水电工程泥沙模型试验规程》DL/T 5870—2024,经国家能

源局以2024年第2号公告批准发布。

本规程制定过程中，编制组进行了广泛调查研究，总结了已 有水电工程泥沙模型试验成果应用情况及相关技术要求，反映相 关研究及应用现状，同时吸收了近期水电工程泥沙研究的最新成 果，并向有关设计和科研单位征求了意见。

为便于广大勘察、设计、施工、科研、学校等单位有关人员 在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《水电工程泥沙模型 试验规程》编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明， 对条文规定的目的、依据及执行中需注意的有关事项进行了说明。 但是，本条文说明不具备与规程正文同等的法律效力，仅供使用 者作为理解和把握规程规定的参考。

30

DL/T 5870—2024

目 次

1 总则 3

3 基本规定 34

4 泥沙模型试验分类 35

4.1 枢纽引水防沙模型试验 35

4.2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积模型试验、

引航道防淤模型试验 36

4.3 沉沙池模型试验 38

5 模型试验准备 40

5.1 基本资料 40

5.2 模型试验大纲 40

5.3 试验场地 41

5.4 供水供沙控制系统 41

5.5 模型试验设备及量测仪器 41

6 相似准则 43

6.1 几何相似 43

6.2 水流运动相似 43

6.3 泥沙运动相似 43

7 模型设计及制作 45

7.1 模型设计 45

7.2 模型制作 46

7.3 量测仪器安装 47

8 模型验证及正式试验 48

8.1 模型验证 48

8.2 正式试验 49

31

DL/T 5870—2024

9 试验成果及报告 51

9.1 试验记录与分析 51

9.2 试验报告编写 53

32

DL/T 5870—2024

1 总 则

1.0.1 在总结有关成熟科研经验的基础上，结合近期水电工程泥 沙研究的最新成果，制定一套突出工程特色的水电工程泥沙模型 试验行业规程，目的在于对本系统的水电工程泥沙模型试验，提 供统一的技术标准、方法和要求，以提高和保证试验研究成果质 量，促进科学技术的进步与发展。

1.0.2 本条明确规定相应的研究范围，以区别其他类型的研究。

1.0.3 水电工程泥沙模型试验与水电水利工程常规水工模型试验 有许多相近之处，因此规定有关部分按《水电水利工程常规水工 模型试验规程》DL/T 5244—2010的规定执行。

33

DL/T 5870—2024

3 基 本 规 定

3.0.1 几何、水流运动及泥沙运动相似是水电工程泥沙模型试验 必须要遵循的最基本相似准则。

3.0.2 模型设计及制作、试验设备及量测仪器选型及安装、模型 验证及正式试验、试验记录与分析、试验报告编写是水电工程泥 沙模型试验的必备环节，不可缺少。

34

DL/T 5870—2024

4 泥沙模型试验分类

4.1 枢纽引水防沙模型试验

4.1.1 根据坝(闸)前的最大运行水深，水电工程枢纽可分为低 坝(闸)枢纽和中高坝枢纽。低坝(闸)枢纽形成的水库一般库 容较小，淤积泥沙特别是推移质行进到坝前的速度较快，从而对 枢纽引水防沙造成不利影响，对这类枢纽工程，保证电站取水， 防止推移质进入取水口是模型试验的主要任务。中高坝枢纽水库 淤积以悬移质淤积为主，当悬移质泥沙淤积洲头行进到坝前时， 枢纽区将存在严重的泥沙问题，如何通过排沙建筑物排出靠近取 水口的淤积泥沙，避免悬移质粗沙进入取水口是模型试验的主要 任务。

1 枢纽泥沙冲刷和淤积规律的研究内容主要包括枢纽区泥 沙淤积部位、形态、高程及淤积量等变化规律。

2 低坝(闸)枢纽以防推移质为主，防沙设施一般布置在取 水口前沿，包括拦沙坎、束水墙、冲沙槽、导沙坎、潜没分水墙、 冲沙廊道、截沙槽、沉砾池等，其布置位置及结构形式直接影响 防推移质效果。中高坝枢纽的防沙设施一般包括排沙孔、排沙隧 洞、排沙廊道等，研究防沙效果需要观测排沙孔(隧洞、廊道) 前沿的冲刷漏斗的形态，包括平面形态、漏斗范围、漏斗纵坡、 横坡等。

3 通过试验研究优化冲沙闸、泄洪闸的布置位置、结构尺寸 和底板高程等，使冲沙闸、泄洪闸既具有足够的泄流能力，同时 还能有效地将取水口前沿的淤积泥沙排至下游。

4 不同的闸门启闭顺序及方式，对枢纽区的排沙效果及下游

35

DL/T 5870—2024

河床的冲刷影响差异较大。试验根据上游来水来沙情况，研究合 理的闸门启闭组合方式、先后次序、闸门开度等，在保证电站取 水需求的前提下，使泄洪、排沙设施既有足够的泄洪冲沙能力， 又能减小对下游河床的冲刷影响。

4.1.2 无坝(闸)引水枢纽的取水口一般布置在河道凹岸顶点略 向下游，且河床、河岸较稳定的河段，利用弯道环流来引取表面 清水，达到引水防沙的目的。对于无坝(闸)引水枢纽，如何保 证枯水期时满足取水要求，同时在洪水期又能较好地防止推移质 进入取水口是模型试验的主要任务。

1 无坝引水工程的取水口布置对地形的要求较高，取水口河 段的河床演变往往决定了取水工程的成败。通过研究取水口河段 的河床演变规律，可以为取水口的布置选点提供依据。

2 由于部分流量被引走，取水口下游水沙条件将发生改变。 通过试验分析不同设计引用流量下取水口河段的河床演变规律， 特别是取水口下游河道是否出现大量累积性淤积等，选择合适的 引用流量。

3 无坝引水枢纽的防沙对象主要为推移质，防沙设施与低坝 (闸)枢纽的防沙设施类型基本相同。进水闸前沿的淤积泥沙， 一 般利用水力冲洗，对于部分地形、水力条件不利于排沙设施布置 的工程，可考虑采用人工或机械清淤。

4.2 水库及坝下游河道泥沙冲刷和淤积

模型试验、引航道防淤模型试验

4.2.1 水库泥沙问题主要包括：①泥沙淤积侵占调节库容，影响 电站发电效益;②分汉水库，泥沙淤积出现“拦门沙坎”并影响 水库调节性能;③水库变动回水区泥沙淤积，影响库区重要对象 的防洪安全及正常运行;④对于通航河流的航道、港口，泥沙淤 积导致通航水深减小，影响航运能力。水库泥沙冲刷和淤积模型

36

DL/T 5870—2024

试验的主要任务是研究水库模拟河段的泥沙冲刷和淤积演变规律 及其影响，并制定合理的水库泥沙调度运行方式，以消除或者减 缓水库泥沙问题。

1 库区泥沙冲刷和淤积演变规律研究主要分析水库在不同 运行方式下的库区淤积演变过程、淤积形态等，包括泥沙淤积洲 头的演进速度、泥沙淤积分布、淤积高程、淤积量、沿程淤积泥 沙的颗粒级配变化等。

2 变动回水区的泥沙冲刷和淤积演变规律十分复杂，当变动 回水区的泥沙冲刷和淤积演变对位于变动回水区的航道、取水口 及其他工程的正常运行及防洪安全等产生影响时，需开展试验进 行分析研究。

4.2.2 水库库容较大的水电站枢纽，建成运行后将会拦截大量泥 沙，出库沙量锐减，甚至为清水，导致枢纽下游的水沙条件发生 很大的改变，下游河床输沙失去平衡，从而产生适应新的水沙条 件直至恢复平衡的河床再造过程，由此产生悬移质含沙量及推移 质输沙沿程变化、河床冲刷下切、水位下降尤其是枯水位下降、 河床横向摆动等现象，影响枢纽下游重要敏感对象的安全和正常 运行。

4.2.3 受枢纽整体布置及其各种复杂边界条件的影响，在通航建 筑物上下游、引航道及其口门区、船闸内一般都会产生斜流、横 向环流、回流等不良流态，甚至出现较为严重的泥沙淤积问题，

给通航带来不利影响。通过引航道防淤模型试验，旨在研究枢纽 区上下游、上下游引航道及其口门区、船闸内的水流条件及泥沙 淤积情况，分析引航道及通航建筑物布置中存在的问题，提出改 善措施。

引航道防淤模型试验一般结合枢纽整体模型试验开展，分析 研究枢纽区上下游水流流态、泥沙冲刷和淤积及河床变化规律， 该研究内容是分析引航道及通航建筑物布置合理性的基础。

为了提高通航建筑物的通航条件，工程上多修建各类辅助建

37

DL/T 5870—2024

筑物，如导流墩、导航墙、丁坝、潜坝及隔水墙等，或者河道疏 浚、岸线调整等河道整治工程，优化上下游引航道及其口门区、 船闸内的水流流态。同时利用“静水过船、动水冲沙”,或利用船 闸输水系统泄水进行清淤，并对局部冲刷效果较差的部位辅以机 械疏浚的措施，减少对通航不利的泥沙淤积。

4.3 沉沙池模型试验

4.3.1、4.3.2 水电工程中较为常用的沉沙池布置形式有连续冲洗 式沉沙池和定期冲洗式沉沙池。

为了提高泥沙的沉降效率，需使沉沙池内水流流态的分布有 利于泥沙沉降。目前主要是在沉沙池引水渠和工程段之间的过渡 段(上游连接段)设置配水墩、整流栅、调流板等对水流进行调 节，使入池流量不大于设计流量时，沉沙池内的水流流态均能稳 定并分布均匀。

沉沙池的沉沙效果主要通过观测不同入池流量及含沙量工况 下的不同粒径泥沙的沉沙率、沉沙池沿程的垂线含沙量分布、出 池含沙量及其颗粒级配等进行分析。连续冲洗式沉沙池还需分析 排沙廊道的含沙量及其颗粒级配，定期冲洗式沉沙池还需分析池 厢内沿程的泥沙淤积形态、淤积量及淤积物颗粒级配。

连续冲洗式沉沙池的排沙系统一般由若干支廊道和主廊道组 成，排沙廊道需具有良好的水力条件，并采用抗磨措施。而冲沙 主廊道出口需有抗冲、防淤措施，并保证排沙通畅。

定期冲洗式沉沙池一般通过调控沉沙池末端的冲沙闸闸门启 闭来控制冲洗周期、冲沙历时和冲洗流量，其冲洗过程分为泄空 冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段。

4.3.3 排沙漏斗式沉沙池由我国新疆农业大学周著教授于20世 纪90年代研究成功并获得专利，目前在新疆维吾尔自治区的水电 站中运用较多。排沙漏斗式沉沙池的结构形式主要包括上游连接 段、进水涵洞、漏斗室、排沙底孔和输沙廊道、溢流侧槽五部分。

38

DL/T 5870—2024

其中，漏斗室又包括圆周形直壁、锥形室底、水平悬板和悬板末 端的调流墩。

排沙漏斗式沉沙池的水沙分离主要是充分利用三维立轴型螺 旋流的特性，使泥沙在三维螺旋水流和重力的共同作用下被迅速 带入底孔经输沙廊道排出。三维螺旋水流的切向、径向和轴向流 速对泥沙的沉降、输移和排出起到了至关重要的作用。

39

DL/T 5870—2024

5 模型试验准备

5.1 基 本 资 料

5.1.1 模型试验基础资料的收集是保证模型试验完成的关键步骤。 5.1.2 本条阐述的资料内容是开展水电工程泥沙模型试验研究工 作的基础，需收集掌握。缺少实测资料时，要进行必要的现场调 研、踏勘、分析，以得到较为准确的第一手资料。使用资料时， 要进行认真分析和复核，发现问题要仔细考证，并及时和资料提 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。随 着勘测设计工作的深入，基本资料也会更新，也可能会有所调整 和变化，需要及时收集并在模型试验研究工作中尽量反映。

5.1.3 本条主要为保证水文泥沙资料的正确性。如水文泥沙资料 为手抄件，要有两人以上校对签字方可使用。如缺某项水文泥沙 资料，可采用相关延伸、插补等计算方法推求，但需评估其精确 度，并在试验报告中加以说明。

5.1.4 河道地形资料是模型制作、验证所需的基本资料。地形地 貌和工程地质资料主要包括河床覆盖层厚度、岸坡岩石分布、基 岩节理发育和破碎情况、河床抗冲流速等。

5.1.5 研究河段相关规划、涉水工程资料包括河道整治及岸线利 用工程，港口码头、取水工程、梯级枢纽、过江桥梁、隧道及管 道等涉水工程。

5.2 模型试验大纲

5.2.1 、5.2.2 模型试验大纲是对模型试验的技术策划及进度安 排，是保证模型试验顺利完成的关键步骤。

40

DL/T 5870—2024

5.3 试 验 场 地

5.3.1 试验场地通过初拟的模型几何比尺进行初步放样确定。

5.3.2 模型试验场地规划需考虑模型供水及回水的便利性，并在 模型进口预留量水堰或者电磁流量计的位置，在模型出口预留模 型沉沙池的位置。

5.4 供水供沙控制系统

5.4.1 、5.4.2 循环式供水系统主要用在试验厅及试验场地集中的 区域，修建永久性供水设备，通过平水设备稳定水压，泵房及多 条管路配水可以满足多个模型试验和供水的需求。

5.4.3 回水渠采用环状或网格状布置，可以满足场内多个模型试 验时的回水要求，有利于节约场地，提高使用率。

一般在蓄水池前回水渠内设置拦污栅、沉沙池等辅助设施， 以防止蓄水池淤积，保证水泵的正常运行，特别是对于清淤、检 修困难的地下蓄水池，更要注意。

5.4.4 本条阐述了模型试验对供沙系统的要求。

1 明确推移质加沙机的技术要求。

2 明确浑水池内含沙浓度的精度要求。

3 明确加沙率的精度要求。

4 明确沉沙池的设计要求。

5.4.5、5.4.6 浑水池上设置盖板等防护装置，严禁地表水和泥沙 流入，流量计和配水管、回水渠内均不能有泥沙沉积。

5.5 模型试验设备及量测仪器

5.5.1 量水堰属堰槽类量水设备，是目前国内各试验单位测定流 量最精密的常规仪器。流量计算可采用下列经验公式。

1 矩形薄壁堰，流量计算可采用雷伯克经验公式：

41

DL/T 5870—2024

H=h+0.0011 (2)

上式适用范围H=0.03 m～0.75m。

2 直角三角堰，流量计算可采用以下拟合经验公式：

Q=1.33H²-46 (3)

上式适用范围H=0.03 m～0.25m。

以上三式中：Q——流 量 (m³/s);

B——堰 宽 (m);

H——堰上水头 (m);

P—— 堰 高 (m);

h——堰上水深 (m)。

电磁流量计利用电磁感应定律，测量导电液体的体积流量; 由于其测量误差小、装卸方便、占用场地较小，目前被广泛应用 于各实验室。

5.5.3 旋桨流速仪是量测小流速的常用仪器，试验使用过程中需 定期率定，确保量测精度满足试验要求。超声多普勒流速仪 (ADV) 和水流表面粒子图像速度场仪现广泛应用于水工模型试 验，这些仪器在使用中需定期进行对比试验，以保证测量精度。

5.5.7 在进行泥沙分析时，水温测量仪可采用玻璃水银温度计或 电子温度计。对模型水流温度进行测量，可采用测量信号能远距 离传输与多信号集中显示的电子温度计。

42

DL/T5870—2024

6 相 似 准 则

6.1 几 何 相 似

6.1.1 本条遵循了几何相似准则，几何相似是指垂直几何比尺等 于水平几何比尺。

6.1.2 本条几何变态模型不能视为遵循了几何相似准则。

6.2 水流运动相似

6.2.2 本条列出了水电工程泥沙模型试验阻力相似准则的一般形 式，对于山区河流和复杂特殊的河段，可表示为如下形式：

43



……



… … …(4)

式中：α——流速比尺。

an——糙率比尺。

αL——平面几何比尺。

αR——水力半径比尺，对于宽浅河道，α可近似取 αn。

y ——谢才系数c 与水力半径R 的关系指数，即 n 为糙率，可根据河流实际情况确定指数值，一般 y 取1/6。根据李昌华等研究山区河流模型的经验， y 可取为1/5。

6.3 泥沙运动相似

6.3.1、6.3.2 由于目前表达泥沙运动机理的起动流速v。、单宽输

DL/T 5870—2024

沙率g₆ 、水流挟沙力S 等计算公式形式很多，待采用所研究试验 河段水沙资料对代表性公式进行检验或对水沙特性作充分了解 后，选定合适的公式。

6.3.3 沉速比尺中悬移指数m 的取值因研究问题的侧重点不同而 有所不同。

6.3.4 在同一模型同时模拟推移质泥沙和悬移质泥沙时，α:2需等 于或接近α+3。若α₆与α₁不相等甚至出现较大偏差，在选择时要 考虑主次，当模型以悬移质冲淤为主时，以α2为冲淤时间比尺;当 模型以推移质冲淤为主时，以α₃为冲淤时间比尺。

44

DL/T 5870—2024

7 模型设计及制作

7.1 模 型 设 计

7.1.1 原型水流一般位于阻力平方区，为满足水流流态相似，要 求模型水流至少为紊流，即模型水流雷诺数Rem 大于1000。对于 试验重点河段，一般要求模型最小水深大于1.5 cm, 主要以不受 水流表面张力影响为依据。

7.1.2 阐明水电工程泥沙模型采用正态、变态及变率选取的原 则。当研究重要水电工程建筑物(如枢纽引水防沙布置、排沙孔 布置)和重要工程(如取、输水工程，沉沙池)附近水流及泥沙 问题时，通常都要研究建筑物附近的水流结构与状态，因而模型 除要严格符合阻力相似条件外，也要严格遵守重力相似条件，模 型宜采用正态，因为模型几何变态会引起模型流速沿垂线分布的 偏离和弯道环流强度的增大，对试验成果产生影响。当模型设计 受试验场地的限制或受选用模型沙的要求等因素不能采用正态设 计时，根据已有的经验，允许放宽到几何变率不超过2。

7.1.3 研究宽浅河段时，受试验场地限制、水流流态相似等影响， 模型试验中不得不采用几何变态模型时，几何变率不可任意选用， 需根据河道的宽深比、糙率和研究内容等确定。

7.1.4 阐明多沙河流与少沙河流模型设计所需遵循的相似准则。 关于“多沙河流”与“少沙河流”