高含沙量涌潮模拟试验装置，包括可变水头高位水箱、试验水槽、地下水库，属于海岸工程模型试验领域。通过尾门和可变水头高位水箱调整水槽中流速达到预定值，关闭快速闸门，水流被截止后在水槽中产生涌潮，涌潮自闸门向上游上涌，带动沙槽中的泥沙，测量此时水槽中的垂向泥沙分布，获得天然状态的垂向泥沙分布特性。本实用新型专利技术提供了一种专门用于模拟在涌潮时垂向泥沙分布的装置；获得的泥沙分布与天然相似并能够符合相似律规律。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种在河口模型试验中模拟高含沙量涌潮的装置，属于海岸工程 模型试验领域。 高含沙量涌潮模拟试验装置
技术介绍
涌潮是入海河流河口段的一种潮水暴涨现象。地球上大约有450个河口受到涌潮 的影响。涌潮有波状涌潮和漩滚涌潮之分，波状涌潮是一系列平行向前传播的涌波构成的 波列，漩滚涌潮则是前锋陡立向前推进的水滚。钱塘江与南美亚马逊河、南亚恒河并列为 世界三大强涌潮河流。钱塘江涌潮气势磅礴，蔚为壮观，但同时涌潮带来的巨大水动力也 造成河床和海塘冲刷，威胁涉水建筑物的安全。既要保护涌潮这一独特的自然景观和宝贵 的资源，又要预防和减免其灾害，需要了解涌潮传播机理及其水动力特性。钱塘江涌潮到达 时，数十秒内，水位骤然上涨2m左右，高者3m以上，水流从落潮状态急速转化为涨潮状态。 若遇河道急弯、建筑物阻挡，激起的水柱高达l〇m以上。涌潮过后的数分钟至数十分钟间， 流速达到极值，一般为6?7m/s，实测最大测点流速达12m/s。因流速大，挟带泥沙的能力 极强，与水位、流速相对应，涌潮到达时，河床受到激烈冲刷，垂线平均含沙量达每立方米数 十千克，近底处可达每立方米数百千克，形成大含沙量区。 现有的涌潮实验装置大多采用清水定床设计，侧重于涌潮潮头或传播过程的模 拟。未见对潮头中含沙量进行模拟的装置。 为了解决以上技术问题，本技术针对类似钱塘江涌潮这样高含沙量涌潮的特 点，模拟涌潮传播过程中含沙量的沿程和垂向的变化。该装置能把一定含沙量的挟沙水流 均匀的送入水槽，复演强涌潮水沙输移规律。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就是提供一种模拟高含沙量涌潮的试验装置。 高含沙量涌潮模拟试验装置，包括可变水头高位水箱、试验水槽、地下水库； 所述的可变水头高位水箱包括：箱体、平水槽、溢流内管、千斤顶、进水管、溢流外 管、出水管；平水槽置于箱体内，由千斤顶支撑并调节溢水高度，溢流内管上端连接在平水 槽底部，下段插入溢流外管内部，溢流内管与溢流外管相连接处可滑动并设置止水橡皮； 试验时调节千斤顶使平水槽达到预定高度，进水管进水量大于出水管的出水量， 多余弃水自平水槽进入溢流内管、溢流外管返回地下水库。 所述的试验水槽包括：扩散段、整流段、沙槽、试验段、快速闸门、闸门电机、尾水 段、尾门、支架； 所述的整流段连接在扩散段下游，试验段连接在整流段下游，沙槽位于试验段底 部，快速闸门通过齿条与闸门电机的齿轮相互咬合，快速闸门门槽位于沙槽的下游端，尾门 安装在尾水段末端； 所述的整流段、试验段、尾水段长度比为2 :5 :3 ; 所述的扩散段为一段圆变方的喇叭口，试验得到扩散段前后面积比大于1 :3小于 1 :2,长度不小于整流段，若面积比小于1 :3则扩散后水流仍然有较明显的高速区，会在沙 槽上留下明显的冲刷痕迹，若面积比大于1 :2则在小流量试验时会有泥沙停留管道中，造 成总沙量不平衡，只有当扩散段满足以上面积比范围时，沙槽中的泥沙才不会出现明显的 冲刷痕迹，并且在试验过程中不停留在管道中，一直随水流运动； 所述的整流段为一段矩形水槽； 所述的试验段为一段矩形水槽，水槽底部为深度为10?25cm的沙槽，沙槽铺沙表 面与水槽底部持平； 所述的快速闸门背面设置齿条，齿条与闸门电机的齿轮相互咬合；所述的闸门电 机为步进电机，电机脚步距为6'，齿轮与齿条咬合后，提供的关闭速度范围为2?10倍的 水槽水流流速； 所述的尾水段为一段矩形水槽； 所述的尾门为插板式尾水门，所述的尾水门由8?12块插板和分割板组成； 所述的支架为钢支架用来支撑水槽。 本装置的模拟试验方法为： 通过尾门和可变水头高位水箱调整水槽中流速达到预定值，关闭快速闸门，水流 被截止后在水槽中产生涌潮，涌潮自闸门向上游上涌，带动沙槽中的泥沙，测量此时水槽中 的垂向泥沙分布，获得天然状态的垂向泥沙分布特性。 本技术有如下有益效果： (1)本技术提供了一种专门用于模拟在涌潮时垂向泥沙分布的装置； (2)本技术获得的泥沙分布与天然相似； (3)本技术装置能够符合相似律规律。 【附图说明】 图1为本技术装置的整体侧视示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例对本技术进行详细说明。 实施例一 高含沙量涌潮模拟试验装置，包括可变水头高位水箱1、试验水槽2、地下水库3 ; 所述的可变水头高位水箱1包括：箱体11、平水槽12、溢流内管13、千斤顶14、进 水管15、溢流外管16、出水管18 ;平水槽12置于箱体11内，由千斤顶14支撑并调节溢水 高度，溢流内管13上端连接在平水槽12底部，下段插入溢流外管16内部，溢流内管13与 溢流外管16相连接处可滑动并设置止水橡皮； 试验时调节千斤顶14使平水槽12达到预定高度，进水管15进水量大于出水管18 的出水量，多余弃水自平水槽12进入溢流内管13、溢流外管16返回地下水库3。 所述的试验水槽2包括：扩散段21、整流段22、沙槽23、试验段24、快速闸门25、 闸门电机26、尾水段27、尾门29、支架28 ; 所述的整流段22连接在扩散段21下游，试验段24连接在整流段22下游，沙槽23 位于试验段24底部，快速闸门25通过齿条与闸门电机26的齿轮相互咬合，快速闸门25门 槽位于沙槽24的下游端，尾门29安装在尾水段27末端； 所述的整流段22、试验段24、尾水段27长度比为2 :5 :3 ; 所述的扩散段21为一段圆变方的喇叭口，试验得到扩散段前后面积比大于1 :3 小于1 :2,长度不小于整流段22,若面积比小于1 :3则扩散后水流仍然有较明显的高速区， 会在沙槽上留下明显的冲刷痕迹，若面积比大于1 :2则在小流量试验时会有泥沙停留管道 中，造成总沙量不平衡，只有当扩散段满足以上面积比范围时，沙槽中的泥沙才不会出现明 显的冲刷痕迹，并且在试验过程中不停留在管道中，一直随水流运动； 所述的整流段22为一段矩形水槽； 所述的试验段24为一段矩形水槽，水槽底部为深度为10cm的沙槽23,沙槽23铺 沙表面与水槽底部持平； 所述的快速闸门25背面设置齿条，齿条与闸门电机的齿轮相互咬合；所述的闸门 电机26为步进电机，电机脚步距为6'，齿轮与齿条咬合后，提供的关闭速度为2倍的水槽 水流流速； 所述的尾水段27为一段矩形水槽； 所述的尾门29为插板式尾水门，所述的尾门由8?12块插板和分割板组成； 所述的支架28为钢支架用来支撑水槽。 测得试验段24测得垂向泥沙含沙量换算后与天然含沙量列于下表： 本文档来自技高网...
【技术保护点】
高含沙量涌潮模拟试验装置，其特征在于：包括可变水头高位水箱、试验水槽、地下水库，顺序相连；所述的可变水头高位水箱包括：箱体、平水槽、溢流内管、千斤顶、进水管、溢流外管、出水管；平水槽置于箱体内，由千斤顶支撑并调节溢水高度，溢流内管上端连接在平水槽底部，下段插入溢流外管内部，溢流内管与溢流外管相连接处可滑动并设置止水橡皮；试验时调节千斤顶使平水槽达到预定高度，进水管进水量大于出水管的出水量，多余弃水自平水槽进入溢流内管、溢流外管返回地下水库。
【技术特征摘要】
1. 高含沙量涌潮模拟试验装置，其特征在于：包括可变水头高位水箱、试验水槽、地下 水库，顺序相连； 所述的可变水头高位水箱包括：箱体、平水槽、溢流内管、千斤顶、进水管、溢流外管、 出水管；平水槽置于箱体内，由千斤顶支撑并调节溢水高度，溢流内管上端连接在平水槽底 部，下段插入溢流外管内部，溢流内管与溢流外管相连接处可滑动并设置止水橡皮； 试验时调节千斤顶使平水槽达到预定高度，进水管进水量大于出水管的出水量，多余 弃水自平水槽进入溢流内管、溢流外管返回地下水库。2. 根据权利要求1所述的高含沙量涌潮模拟试验装置，其特征在于：所述的试验水槽 包括：扩散段、整流段、沙槽、试验段、快速闸门、闸门电机、尾水段、尾门、支架； 所述的整流段连接在扩散段下游，试验段连接在整流段下游，沙槽位于试验段底部，快 速闸门通过齿条与闸门电机的齿轮相互咬合，快速闸门门槽位于沙槽的下游端，尾门安装 在尾水段末端； 所述的整流段、试验段、尾水段长度比为2 :5 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘冬子，潘存鸿，曾剑，李最森，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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