保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，离心模型试验箱前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔；离心模型试验箱内自前端到后端依次设有库区水箱、堰塞体、量水堰板、拦砂格栅；库区水箱上设有可调高程溢流管；堰塞体的前端较高，后端较低，用于蓄积溃决洪水；堰塞体下方有斜板，斜板上设有透水孔。本发明专利技术，在堰塞湖溃决离心模型试验中可维持库区的水位平稳，使堰塞坝溃决离心模型试验达到能够真实模拟实际堰塞体溃决过程的目的，对研究堰塞湖漫顶溃决问题、了解其溃决、溃口发生、发展的全过程具有极其重大的科研价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置


[0001]本专利技术属于水利实验
，具体涉及一种保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置。

技术介绍

[0002]堰塞坝是斜坡失稳体堵塞河道所形成的具有一定蓄水能力的天然坝体，与堰塞坝共生的是不等规模的堰塞湖，是一种常由地震、降雨、融雪等外在因素诱发导致的一种地质灾害，堰塞坝形成后，造成上游水位升高，导致上游淹没灾害，堰塞坝极易溃决，溃决后，又会形成巨大溃决洪水，对下游地区造成严重危害，滑坡形成堰塞湖及引起的系列地质灾害在世界范围内频发。
[0003][0004]堰塞坝溃决过程的研究，是准确预测堰塞湖溃坝洪水流量的一个重要支撑，是堰塞湖应急抢险方案制定的重要依据。溃决过程研究就包括溃口扩展过程研究，冲刷机制研究，溃决洪水过程研究等，研究的手段通常包括野外调查、物理模型试验和数值模拟。
[0005]物理模型试验的目的在于模拟溃口发展规律和溃坝洪水流量过程，由于堰塞坝溃决的一些重要数据很难从现场实例中得到，为了厘清和揭示溃口扩展和洪水演进的规律及影响因素，模型试验可以弥补统计资料分析在数量上的局限，为理论研究和模型建立提供有力支撑和验证手段，在溃坝过程研究方面具有不可替代的作用。目前的物理模型试验大多主要集中在常重力场的小比尺模型试验，由于该类试验模型与原型的应力水平一般相差很大，结果是否符合实际仍值得商榷。离心模型试验借助于高速旋转的离心机所产生的离心力，可大幅提高模型的应力水平，确保模型与原型应力水平一致，从而能较好地模拟坝体自重应力场及其与自重应力密切相关的强度和变形过程,使得模型试验结果更符合实际。因此模型试验结果更符合实际。因此离心模型试验应是研究坝体溃决机理和溃坝过程的有效手段。
[0006]在堰塞坝溃决离心模型试验中，为揭示溃口溃决和溃决洪水的演进过程，方案设计中通常需要模拟堰塞湖水位的堰塞坝模型上游水位在溃决的起始和发展阶段固定不变，而溃决洪水能够有一个较为完整真实的演进过程，这就给模型试验的供水系统带来了难题，由于模型实验箱内水量一般约为5升左右，供水系统供水过快，堰塞坝可能发生漫顶溃决，供水过慢，模型箱内水位下降过快，完全无法反映真实的溃口扩展和洪水演进过程，两种情形都导致达到实验目的失败。
[0007]因此，开发一种新型的能够保证堰塞坝模型上游水位不变的模型试验箱，显得非常必要，从而使得堰塞坝溃决离心模型试验达到能够真实模拟实际堰塞体溃决过程的目的，具有重要意义和实用价值。

技术实现思路

[0008]根据堰塞坝溃决离心机模型试验方案要求，本专利技术提供一种保持堰塞湖常水位漫
顶溃决的离心模型试验装置，模拟溃决洪水演进过程中保证模型堰塞坝上游水位固定的。该装置主要解决在模型试验中能够模拟堰塞体在溃决的前期阶段堰塞湖水位基本不变的条件，保证了试验方案能够达到研究的目的而必须保持的前提条件，为堰塞坝溃决洪水演进的离心模型试验能够精确控制上游水位提供了支撑和保障。
[0009]具体的技术方案为：
[0010]保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，包括离心模型试验箱；所述的离心模型试验箱前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔；
[0011]离心模型试验箱内自前端到后端依次设有库区水箱、堰塞体、量水堰板、拦砂格栅；
[0012]所述的试验供水管包括主管，主管的上游连接多根岔管，每个岔管上设有电磁阀；
[0013]所述的库区水箱上设有可调高程溢流管；可调高程溢流管包括竖直段与下平段，竖直段位于库区水箱内，顶部通过螺纹连接不同长度的二通接头来调整库区水箱内水位高程，下平段末端通向离心模型试验箱外；
[0014]所述的堰塞体的前端较高，后端较低，用于蓄积溃决洪水；堰塞体下方有斜板，斜板上设有透水孔。
[0015]所述的量水堰板为直角三角形薄壁量水堰板；
[0016]孔隙水压力计安装在库区水箱底部和量水堰板前。
[0017]还包括高速相机用于观察、记录试验过程。
[0018]本专利技术，在堰塞湖溃决离心模型试验中可维持库区的水位平稳，使堰塞坝溃决离心模型试验达到能够真实模拟实际堰塞体溃决过程的目的，对研究堰塞湖漫顶溃决问题、了解其溃决、溃口发生、发展的全过程具有极其重大的科研价值，对于指导堰塞体险情处置、编制险情应急预案、发布洪水预警讯号、开展紧急救援及下游人民、财产疏散具有及其重大意义。
附图说明
[0019]图1为堰塞湖常水位的试验箱布置实验时的结构示意图；
[0020]图2为试验供水管路结构示意图；
[0021]图3为库区水箱及可调节高程溢流管结构示意图；
[0022]图4为量水堰板结构示意图；
[0023]图5为拦砂格栅结构示意图；
[0024]图6为堰塞湖常水位的试验箱结构示意图。
具体实施方式
[0025]结合实施例说明本专利技术的具体技术方案。
[0026]如图1到图6所示，保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，包括离心模型试验箱1；所述的离心模型试验箱1前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔2；
[0027]离心模型试验箱1内自前端到后端依次设有库区水箱6、堰塞体3、量水堰板8、拦砂格栅9；
[0028]如图2所示，所述的试验供水管包括主管5，主管5的上游连接多根岔管12，每个岔
管 12上设有电磁阀11；
[0029]如图1到图6所示，所述的库区水箱6上设有可调高程溢流管7；可调高程溢流管7包括竖直段与下平段，竖直段位于库区水箱6内，顶部通过螺纹连接不同长度的二通接头来调整库区水箱6内水位高程，下平段末端通向离心模型试验箱1外；
[0030]所述的堰塞体3的前端较高，后端较低，用于蓄积溃决洪水4；堰塞体3下方有斜板，斜板上设有透水孔。
[0031]所述的量水堰板8为直角三角形薄壁量水堰板；
[0032]孔隙水压力计10安装在库区水箱6底部和量水堰板8前。
[0033]试验供水管分为两段，上游段为DN20的岔管12，下游段为DN32的主管5，岔管12汇流至主管5，电磁阀11安装在岔管12上，每个电磁阀11控制一根岔管12开关，通过控制试验中电磁阀启闭的数量来控制试验入箱流量。
[0034]可变高程溢流管7为DN32钢管。可分为竖直段与下平段，竖直段位于库区水箱6内，顶部可通过螺纹连接不同长度的二通接头来调整库区水箱6内水位高程，下平段末端通向离心模型试验箱1外，试验中供往库区水箱6内多余的水从溢流管内排除，保证库区水箱6水位平稳。
[0035]库区水箱6焊接固定在堰塞湖溃决离心模型试验箱1内的前端，库区水箱6下游侧上部为倾向下游的斜板作为支撑堰塞体3，斜板上设有直径20mm，孔间距30mm的透水孔。
[0036]孔隙水压力计，固定在库区水箱底部6和量水堰板8前，用于实时监测试验过程的库区水箱6及量水堰板8水深。
[0037]量水堰板8为直角三角形薄壁量水堰板，结合量水堰板前的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，其特征在于，包括离心模型试验箱(1)；所述的离心模型试验箱(1)前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔(2)；离心模型试验箱(1)内自前端到后端依次设有库区水箱(6)、堰塞体(3)、量水堰板(8)、拦砂格栅(9)；所述的库区水箱(6)上设有可调高程溢流管(7)；所述的堰塞体(3)的前端较高，后端较低，用于蓄积溃决洪水(4)；堰塞体(3)下方有斜板，斜板上设有透水孔；孔隙水压力计(10)安装在库区水箱(6)底部和量水堰板(8)前；还包括高速相机，用于观察、记录试验过程。2.根据权利要求1所述的保持堰塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：段庆伟，赵宇飞，张雪东，梁建辉，孙平，唐智钢，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：