3.2　系列模型验证

虽然5个不同变率的模型都是按相同的相似理论设计的，但它们彼此之间是否真正相似还需进行试验论证。首先需要了解在只有航道工程条件下这五个模型测得的潮位和流速按各自的比尺换算成原型值时是否彼此相似。为此在各模型中按相同位置布设了潮位站、测流垂线、测波仪，具体位置见图3.1。

3.2.1　潮位验证

在5个模型上进行大潮和中潮验证。图3.2～图3.4中分别给出了5个模型在Z1、Z2和Z3潮位站的大潮潮位过程线，模型中的Z1站位于下游，Z2站相当于北槽中潮位站的位置，Z3站位于上游。图3.3中的曲线为北槽中潮位站的实测潮位过程线，点据为各模型的潮位过程值，5个模型在此站的潮位与原型基本相似。图3.2和图3.4中的曲线分别为Z1站和Z3站5个模型潮位平均值过程线，图中点据为各模型的潮位值。潮位验证表明，5个模型中的大潮潮位基本相同。在图3.5～图3.6中又分别对中潮潮位过程进行了验证，也得到了5个模型的Z2站潮位与原型基本相似、5个模型各部位的潮位过程的彼此基本相同的结果。

3.2.2　潮流验证

为了全面了解5个模型大潮和中潮时的流场，在每个模型中均布置了11条测流垂线（图3.1），其编号从下游开始的，其中2、4、8、11号测点位于航道中；5、6、7、8、9号测点位于同一横断面上；1、3、6、10号测点位于航道北侧的滩地。在图3.8～图3.18和图3.19～图3.29中分别给出了5个模型大潮和中潮各垂线涨、落潮流速（0.6m水深处）变化及对比。各图中曲线为5个模型某点流速的平均值，点据为各个模型该点的流速值。由各图可以看到，只有少量点据与平均曲线有偏差，且差值较小，总体上各个模型中的流速与五个模型的平均流速是一致的。这说明不论大潮还是中潮，五个模型的流场彼此均基本相似。

上述表明，不同比尺、不同变率的五个模型在没有丁坝布置条件下已达到模型相互间潮流场的基本相似。潮流是泥沙模型中的主要动力条件，只有潮流场相似才能真实显示出模型变率对试验成果的影响。

3.2.3　潮流和波浪共同作用下波浪场验证

根据模型设计，5个不同变率模型的“大浪”波高和“中浪”波高换算到原型分别是3m和2m，相应的波周期分别为5.7s和4.3s。在各个模型的深水区设有波高仪，测量各个模型的波高，使得与原型相似。各模型大浪和中浪的波高和波周期见表3.7。

图3.2　大潮Z1站潮位过程线验证

图3.3（一）　大潮Z2站潮位过程线验证

图3.3（二）　大潮Z2站潮位过程线验证

图3.4　大潮Z3站潮位过程线验证

图3.5　中潮Z1站潮位过程线验证

图3.6（一）　中潮Z2站潮位过程线验证

图3.6（二）　中潮Z2站潮位过程线验证

图3.7　中潮Z3站潮位过程线验证

图3.8　大潮V1测点流速过程线验证

图3.9（一）　大潮V2测点流速过程线验证

图3.9（二）　大潮V2测点流速过程线验证

图3.10　大潮V3测点流速过程线验证

图3.11　大潮V4测点流速过程线验证

图3.12（一）　大潮V5测点流速过程线验证

图3.12（二）　大潮V5测点流速过程线验证

图3.13　大潮V6测点流速过程线验证

图3.14　大潮V7测点流速过程线验证

图3.15（一）　大潮V8测点流速过程线验证
8

图3.15（二）　大潮V8测点流速过程线验证

图3.16　大潮V9测点流速过程线验证

图3.17　大潮V10测点流速过程线验证

图3.18（一）　大潮V11测点流速过程线验证

图3.18（二）　大潮V11测点流速过程线验证

图3.19　中潮V1测点流速过程线验证

图3.20　中潮V2测点流速过程线验证

图3.21（一）　中潮V3测点流速过程线验证

图3.21（二）　中潮V3测点流速过程线验证

图3.22　中潮V4测点流速过程线验证

图3.23　中潮V5测点流速过程线验证

图3.24（一）　中潮V6测点流速过程线验证

图3.24（二）　中潮V6测点流速过程线验证

图3.25　中潮V7测点流速过程线验证

图3.26　中潮V8测点流速过程线验证

图3.27（一）　中潮V9测点流速过程线验证

图3.27（二）　中潮V9测点流速过程线验证

图3.28　中潮V10测点流速过程线验证

图3.29　中潮V11测点流速过程线验证

表3.7　各模型设计波要素

在各个模型中进行清水定床下的大潮大浪、大潮中浪、中潮大浪和中潮中浪试验，通过调节生波机曲柄确定波周期，得到潮位过程期间的波高。换算成原型值后，各模型的“大浪”和“中浪”的波高平均值与原型一致即分别接近3m和2m，见表3.8～表3.11和图3.30～图3.33。

表3.8　清水定床大潮大浪初始波高H1值（m）

图3.30　大潮大浪各模型初始波高过程线

图3.31　大潮中浪各模型初始波高过程线

图3.32　中潮大浪各模型初始波高过程线

表3.9　清水定床大潮中浪初始波高H1值（m）

表3.10　清水定床中潮大浪初始波高H1值（m）

表3.11　清水定床中潮中浪初始波高H1值（m）

图3.33　中潮中浪各模型初始波高过程线

3.2.4　含沙量验证

在1#、2#、3#、4#和5#模型上进行含沙量验证。试验时，在一个潮（一涨一落）过程中的采集4次含沙量，即在中潮位、高潮位、中潮位和低潮位测取含沙量进行平均，得到一个潮过程的含沙量平均值在3kg/m3左右。按含沙量比尺0.52换算，该平均含沙量与原型含沙量1.56kg/m3基本一致。

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