17.3 实验设备和仪器
1.已知原型参数
（1）建筑物的上游水位H1，下游水位H2，上、下游水位差H=H1-H2，渗透系数k。
（2）建筑物的设计尺寸，如建筑物长度L、建筑物厚度、建筑物形状、板桩位置和深度S等。
（3）闸基底板下面的透水层厚度T等。
2.模型几何比尺和模型尺寸
模型的几何比尺λ根据实验精度的必要性和设备条件的可能性选择。当已知原型透水层厚度T，可按式（17.30）计算水工建筑物上、下游透水河床应取的长度l。实验范围确定以后，即可按照几何比尺确定模型的长度、宽度以及闸基尺寸，模型外框高度根据需要制作，一般高为3～5cm。
3.实验设备
（1）闸基渗流实验设备。闸基渗流实验设备如图17.6所示。由图17.6可以看出，实验设备由外框架、实验盘、电源和量测设备组成。
图17.6 闸基渗流实验等势线量测设备示意图
外框架用铝合金或木头制作。在框架的上面设一张玻璃板，玻璃板的上面铺一张带刻度的坐标纸，如图17.6中的x坐标和y坐标。坐标纸的上面为实验盘。实验盘用绝缘材料制作，最简单方便的是有机玻璃。为了校平实验盘和框架，在框架的一侧设水准泡，框架的下方设3个可调节的底脚螺栓。实验盘中设闸基底部轮廓和地基的模型，模型的上、下游各设一0.2～1.0mm的黄铜或紫铜板，表示透水边界。模型的不透水边界为有机玻璃。对于均质各向同性的土壤，其渗透系数k为一常数，模型中可用深度均一的导电液来模拟，导电液厚度可用1～2cm的自来水或其他导电材料。量测设备为电模拟实验仪。
实验时将电源与实验盘相连接，用探针测量等电位线，就是所要求的渗流等势线。(https://www.daowen.com)
有了等势线，即可根据流网的性质绘出流线。
根据流函数与势函数的互换性可知，在同一模型上用实验的方法也可以测量流线。其方法为将原来的不透水边界改为透水边界，透水边界改为不透水边界，而导电铜板上保持原来的电位不变，如图17.7所示。根据图17.7可以测量出在新的边界条件下的等势线，该等势线与前面所测量的等势线相垂直，根据流速势函数和流函数的互换性可知，在新的边界条件下所测得的等势线就相当于所研究区域的流线。
图17.7 闸基渗流实验流线量测设备示意图
（2）均质土坝渗流实验设备[4]。均质土坝渗流实验的量测设备如图17.8所示。由图17.8可以看出，实验设备除土坝部分外，其余部分与闸基渗流实验设备相同。
土坝上游水位以下的坝坡面AB和上游透水河床BC设置导电铜板，下游水位以下的坝坡面DE和下游透水河床EF、排水体GH也设置导电铜板，地基的不透水层IJ、排水体不透水层HE以及边界面IC和FJ均为绝缘面，故用非导电的绝缘材料制作。模型中灌注1cm厚的导电液（自来水），以代替透水的坝体和坝基。
对于具有自由液面的均质土坝的电模拟模型，首先要确定坝体内浸润线的位置，即凭经验或计算（初次实验者最好用计算）定出浸润线的初始位置，然后通过实验来修正。
浸润线是渗流场的边界面，需用绝缘材料制作，模拟时可用石蜡或橡皮泥。由于浸润线的势能是已知的，在实验时可选定几个点（如0.9H、0.8H、0.7H、…），用探针在计算或估算的浸润线周围探测，当探针指到某一位置，显示器的读数正好等于所需的电位值时，该点位置即为所求位置。
图17.8 均质土坝渗流实验的量测设备示意图
也可以用同一模型测量均质土坝的流线，其方法与闸基渗流实验相同。将透水边界ABC、DH和EF改为不透水边界，将不透水边界CIJF、AC和HE改为透水边界，将其连接在电路两端，保持原电压不变，这时所测得的等势线即为流线。