一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置。目的是提供的装置能够产生高蓄能的涌潮潮头，并能方便地控制涌潮在传输过程中的行进速度和高度，进而能够模拟整个潮汐的涨落潮过程。技术方案是：一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，包括上游供水池、上游储水池、下游供水池、位于下游供水池下边的下游储水池以及两端分别连通上游供水池和下游供水池的实验水槽；涌潮过程模拟装置还包括设置在上游储水池上部的弧形阀门、分别设置在上游储水池和下游储水池中的若干个水泵、布置在上游供水池与上游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板以及布置在下游供水池与下游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于河口海岸物理模型实验领域，具体涉及一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置。
技术介绍
涌潮是水位骤然上升的涨潮波前峰，是一定条件下潮波非线性畸变的结果。它是一些强潮河口的主要动力因素，对河口的河床演变、盐水上溯、污染物扩散等，甚至对整个河口环境有着举足轻重的影响。在河口海岸学的研究中，物理模型实验是研究涌潮现象的重要手段之一。由于涌潮的变化与整个潮汐的涨落过程密切联系，因此，在物理模型试验中，需要涉及一种能够产生高蓄能的涌潮以及包括涌潮在内的整个潮汐涨落过程的模拟方法与装置。目前，文献见有采用高位水箱蓄水，通过提升闸门使水流从闸门底部涌出形成涌潮，或者控制轴流泵瞬间出水在水槽中形成涌潮，前者由于水箱内水位下降导致涌潮难以持续的问题，后者由于轴流泵设计流量大难以准确控制出水流量导致涌潮试验的重复性难以把握。此外，或因无法提供后续的水量支持，或因涌潮到达水槽另一端池壁时涌潮反射问题无法解决，上述两种方法均不能模拟涌潮过后的后续涨潮以及落潮的过程。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，该装置能够产生高蓄能的涌潮潮头，并能方便地控制涌潮在传输过程中的行进速度和高度，进而能够模拟整个潮汐的涨落潮过程；具有操作方便，控制精度高，实验重复性好的特点。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，包括上游供水池、位于上游供水池外侧的上游储水池、下游供水池、位于下游供水池下边的下游储水池以及两端分别连通上游供水池和下游供水池的实验水槽；其特征在于所述涌潮过程模拟装置还包括设置在上游储水池上部的弧形阀门、分别设置在上游储水池和下游储水池中的若干个水泵、布置在上游供水池与上游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板以及布置在下游供水池与下游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板。下游供水池连接实验水槽的前侧底板从左至右由竖直面再通过逐渐抬升的斜面过渡为水平面，下游供水池平面宽度从斜面部位开始收缩，至斜面结束时逐渐收缩至实验水槽的宽度，从而再造了喇叭型的河口口门和逐渐抬高的地形，为形成涌潮创造了条件。所述的下游储水池通过地下回水渠或地下水库连通上游储水池，以实现试验水源的连续供应和循环使用。所述的消能板上均匀排列有透水用的小孔，小孔密度设置为小孔总面积占消能板面积的3/6—5/6；为达到较好的消能效果，所述至少两层消能板上下间隔一定距离布置且覆盖水流过道截面。所述的供水水泵由变频调速器控制，供水水泵的出水分别通过上游供水池和下游供水池预留的供水水泵出水孔送入相应的供水池。所述的上游供水池的后壁与实验水槽的底面等高。所述的上游储水池位于上游供水池的外侧。所述的弧形闸门由钢支架和弧形钢板构成，可绕水平布置的圆心轴转动，圆心轴固定在上游储水池两侧的池壁上，弧形闸门由拉杆控制转动角度；弧形闸门的外缘与上游供水池的后壁相切。所述的闸门启闭控制装置由交流伺服电机及其控制器组成，安装在上游储水池边壁的顶部，通过连接在弧形钢板两侧的拉杆，控制弧形闸门的开启和关闭。所述的拉杆是连接在弧形闸门和闸门启闭控制装置之间的金属杆，在弧形闸门两侧对称设置。所述的实验水槽采用密封玻璃和钢框架构成。所述的水槽基础为混凝土结构，水槽基础与上下游储水池的混凝土结构相连。本技术的原理是：利用变频调速的供水水泵向上下游供水池中供水，调节弧形闸门高度使水槽内达到预定的潮前水深；生潮开始时，下游储水池内的供水水泵瞬间启动达到预定的较大出水流量，在下游供水池内形成涌潮进入水槽，而后逐步调节供水水泵的出水流量满足后续的涨潮过程的需水水量；当涌潮到达上游供水池时，弧形闸门关闭，涌潮水流将越过上游供水池的后壁进入上游储水池，而后逐步抬升弧形闸门的开启高度，配合下游的涨潮来水，实现实验水槽内的涌潮及后续的涨潮过程的模拟；当实验水槽内的水位达到最高潮位，潮汐过程将由涨潮转为落潮，此时，上游储水池内的供水水泵将逐步加大出水流量，相反，下游储水池内的供水水泵将逐步减少出水流量，并通过弧形闸门开启高度的配合，实现实验水槽内的落潮过程的模拟。上述的供水水泵的供水、弧形闸门启闭及开启高度均由计算机软件发出指令来控制。本技术的有益效果是：较好地再造了生成涌潮的条件，喇叭口状的河口口门和逐渐抬高的地形在本技术中通过收缩的下游供水池平面宽度和逐步抬升的底板斜面来体现；本技术能灵活控制生成涌潮的强弱和特性，并通过上下游供水水泵的供水调度配合弧形闸门开启高度，能够实现各种条件下包括涌潮在内的整个潮汐涨落过程的模拟；该方法控制部分通过计算机软件给出
指令来实现，操作简便，控制精度高，容易调度，且生潮装置构筑简单，低耗环保可重复试验。附图说明图1本技术的主视结构示意图。图2本技术的俯视结构示意图。图中1 下游供水池、2 下游储水池、3 消能板、4 供水水泵、5 实验水槽、6 水槽基础、7 上游供水池、7-1 上游供水池底板、7-2 上游供水池后壁、8 上游储水池、9 弧形闸门、10 下游供水池前侧底板、11 下游供水池后侧底板、12 闸门启闭控制装置、13 拉杆。具体实施方式本技术利用多台水泵变频调速的方法进行供水，采用调节弧形闸门的启闭解决涌潮碰到池壁时的反射问题，通过上下游储水池内的供水水泵供水调节结合弧形闸门相对提升高度，进行涨落潮过程的模拟。上述的闸门启闭与开启高度、水泵的供水控制等由计算机软件设定相关参数并给出指令来实现，操作方便，控制精度高，实验重复性好，能较好地模拟接近自然条件下的涌潮以及后续的涨落潮过程。下面结合附图对本技术的具体实施例进行详细说明，但它们并不构成对本技术的限制。本技术所述的下游供水池1由混凝土构筑，下游供水池的前侧底板10从左至右由竖直面再通过逐渐抬升的斜面过渡为水平面，该水平面与实验水槽5的槽底平齐；下游供水池平面宽度从斜面部位开始收缩，至斜面结束时逐渐收缩至实验水槽的宽度；下游供水池后侧底板11上预留有若干个供水水泵的出水孔。所述的下游储水池2由混凝土构筑，主体位于下游供水池的下边；下游储水池试验时需保持一定的水位，以满足安装在下游储水池内的供水水泵4正常工作；下游储水池通过地下水库或地下回水渠(图中省略)连通上游储水池8。所述的上游供水池7与上游储水池8之间至少布置两层上下间隔一定距离(推荐30-50cm)的消能板3，下游供水池1与下游储水池2之间至少布置两层上下间隔一定距离(推荐30-50cm)的消能板3；所述的消能板由PVC材料或其它挡水材料制作，板上均匀排列有透水用的多个小孔，孔密度设置以小孔总面积占消能板面积的3/6—5/6(优选2/3)为宜，小孔孔径的大小可根据需要确定(优选为10mm)；消能板分别安装在下游供水池与下游储水池的水流过道中，以及上游供水池与上游储水池之间的水流过道中；每层需多块消能板平行铺设，完全覆盖下游供水池后侧底板11和上游供水池底板7-1(即覆盖水流过道的截面)。所述的若干个供水水泵4为潜水泵，分别安装在下游储水池2和上游储水池8内，由变频调速器控制；供水水泵的出水通过下游供水池后侧底板11和上游供水池底板7-1预留的供水水泵出水孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，包括上游供水池(7)、位于上游供水池外侧的上游储水池(8)、下游供水池(1)、位于下游供水池下边的下游储水池(2)以及两端分别连通上游供水池和下游供水池的实验水槽(5)；其特征在于所述涌潮过程模拟装置还包括设置在上游储水池上部的弧形阀门(9)、分别设置在上游储水池和下游储水池中的若干个水泵(4)、布置在上游供水池与上游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板(3)以及布置在下游供水池与下游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板；下游供水池连接实验水槽的前侧底板(10)从左至右由竖直面再通过逐渐抬升的斜面过渡为水平面，其平面宽度从斜面部位开始收缩，至斜面结束时逐渐收缩至实验水槽的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，包括上游供水池(7)、位于上游供水池外侧的上游储水池(8)、下游供水池(1)、位于下游供水池下边的下游储水池(2)以及两端分别连通上游供水池和下游供水池的实验水槽(5)；其特征在于所述涌潮过程模拟装置还包括设置在上游储水池上部的弧形阀门(9)、分别设置在上游储水池和下游储水池中的若干个水泵(4)、布置在上游供水池与上游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板(3)以及布置在下游供水池与下游储水池之间的水流过道中的至少两层消能板；下游供水池连接实验水槽的前侧底板(10)从左至右由竖直面再通过逐渐抬升的斜面过渡为水平面，其平面宽度从斜面部位开始收缩，至斜面结束时逐渐收缩至实验水槽的宽度。2.根据权利要求1所述的基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，其特征在于：所述的下游储水池通过地下回水渠或地下水库连通上游储水池，以实现试验水源的连续供应和循环使用。3.根据权利要求2所述的基于多台水泵变频调速的涌潮过程模拟装置，其特征在于：所述的消能板上均匀排列有透水用的小孔，小孔密度设置为小孔总面积占消能板面积的3/...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾剑，潘存鸿，谢东风，吴辉，潘冬子，赵坤，
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