含淹没植被明渠紊流的模拟系统以及分类方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种含淹没植被明渠紊流的模拟系统以及分类方法，涉及生态水力学技术领域，该模拟系统包括：试验腔体、水箱、植被模拟组件以及测量及处理装置；其中：植被模拟组件安装在试验腔体内；水箱安装在试验腔体具有进水口的一端，用于给试验腔体内的植被模拟组件供水；测量及处理装置安装在试验腔体上方，用于测量试验腔体内植被模拟组件各处对应的植被淹没度，并根据植被淹没度与植被密度之间的关系，对紊流类型的空间分布进行划分。上述含淹没植被明渠紊流的模拟系统不会导致模型计算结果与实际情况发生一定的潜在误差，可以保证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。

【技术实现步骤摘要】
含淹没植被明渠紊流的模拟系统以及分类方法


[0001]本专利技术涉及生态水力学
，具体涉及一种含淹没植被明渠紊流的模拟系统以及分类方法。

技术介绍

[0002]淹没植被广泛存在于天然河流，改变了河道的紊流结构，进而影响洪水演进、物质输移与能量耗散等。含淹没植被明渠紊流运动表现为沿水深方向的变异特征，且受到植被排列密度、相对淹没度的影响。
[0003]目前普遍采用数值模拟的方法进行紊流研究：数值模拟主要通过近似求解Navier
‑
Stokes方程，得到流动的时、空分布。数值模拟的方法涉及对部分参数(如，紊动应力项)的近似，导致模型计算结果与实际情况发生一定的潜在误差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种含淹没植被明渠紊流的模拟系统以及分类方法，旨在解决现有数值模拟的方法进行紊流研究，导致模型计算结果与实际情况发生一定的潜在误差的问题。
[0005]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种含淹没植被明渠紊流的模拟系统，模拟系统包括：试验腔体、水箱、植被模拟组件以及测量及处理装置；其中：
[0006]植被模拟组件安装在试验腔体内；
[0007]水箱安装在试验腔体具有进水口的一端，用于给试验腔体内的植被模拟组件供水；
[0008]测量及处理装置安装在试验腔体上方，用于测量试验腔体内植被模拟组件各处对应的植被淹没度，并根据植被淹没度与植被密度之间的关系，对紊流类型的空间分布进行划分。
[0009]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，包括：试验腔体、水箱、植被模拟组件以及测量及处理装置；植被模拟组件安装在试验腔体内，水箱安装在试验腔体具有进水口的一端，用于给试验腔体内的植被模拟组件供水，使得水流经过植被模拟组件可以形成含淹没植被明渠紊流，然后，测量及处理装置安装在试验腔体上方，用于测量试验腔体内植被模拟组件各处对应的植被淹没度，并根据植被淹没度与植被密度之间的关系，对紊流类型的空间分布进行划分。上述含淹没植被明渠紊流的模拟系统不需要通过近似求解Navier
‑
Stokes方程，得到流动的时、空分布，因此，不用对数据进行近似求解，从而不会导致模型计算结果与实际情况发生一定的潜在误差。上述含淹没植被明渠紊流的模拟系统通过对明渠紊流进行模拟，实现对紊流的研究，从而可以保证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。
[0010]结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，模拟系统还包括：回水池，回水池安装在试验腔体具有出水口的一端，且与出水口连通，回水池用于盛放由出水口流出的水。
[0011]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，还包括：回水池，回水池安装在试验腔体具有出水口的一端，且与出水口连通，回水池用于盛放由出水口流出的水，从而实现了水体的自循环既节约了水资源，也减少了人工加水的程序，节省了人力，提高了效率。
[0012]结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，模拟系统包括：水泵、进水管和抽水管，水泵一端与进水管连接，另一端与抽水管连接；抽水管的另一端伸入回水池，进水管的另一端伸入水箱；
[0013]水泵，用于将回水池内的水抽入水箱内。
[0014]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，还包括水泵、进水管和抽水管，水泵一端与进水管连接，另一端与抽水管连接；抽水管的另一端伸入回水池，进水管的另一端伸入水箱；水泵，用于将回水池内的水抽入水箱内。含淹没植被明渠紊流的模拟系统通过水泵、进水管和抽水管实现了将回水池中的水抽回至水箱，从而实现了水体的自循环既节约了水资源，也减少了人工加水的程序，节省了人力，提高了效率。
[0015]结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，抽水管伸入回水池的一端的前边垂直于水流方向安装有过滤网；
[0016]过滤网，用于对抽入水泵的水进行过滤。
[0017]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，抽水管伸入回水池的一端的前边垂直于水流方向安装有过滤网；过滤网，用于对抽入水泵的水进行过滤，并过滤掉水中的杂质，避免杂质进入水泵影响了水泵的正常使用或者导致水泵损坏。
[0018]结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，植被模拟组件包括：第一底板、第二底板、仿真植被、第一支撑件和第二支撑件；其中：
[0019]第一支撑件和第二支撑件的上表面与第一底板的底面连接，下表面分别与试验腔体的内部底面连接，用于支撑第一底板；
[0020]第一底板，安装于试验腔体内，用于与试验腔体配合形成水槽；
[0021]第二底板，安装于第一底板的上面，用于模拟河底并固定仿真植被。
[0022]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，植被模拟组件包括：第一底板、第二底板、仿真植被、第一支撑件和第二支撑件；其中：第一支撑件和第二支撑件的上表面与第一底板的底面连接，下表面分别与试验腔体的内部底面连接，用于支撑第一底板；第一底板，安装于试验腔体内，用于与试验腔体配合形成水槽，使得水流可以在水槽流通和存储，第二底板，安装于第一底板的上面，用于模拟河底并固定仿真植被，并在一定程度上减少河床表面的阻力，从而不影响水流运动，从而减少试验腔体中的紊流与天然紊流之间的差异，保证了基于含淹没植被明渠紊流的模拟系统模拟得到的紊流的准确性，进而保证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。
[0023]结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，第一支撑件根据水流方向安装于上游，第二支撑件根据水流方向安装于下游，第二支撑件为伸缩件，用于实现对第一底板坡度的调节。
[0024]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，第一支撑件根据水流方向安装于上游，第二支撑件根据水流方向安装于下游，第二支撑件为伸缩件，用于实现对第一底板坡度的调节，从而既可以模拟水流顺流而下的紊流，还可以模拟水流平稳流通的紊流，
又可以模拟水流逆流而上的的紊流，保证了模拟得到的紊流的准确性，进而保证对紊流类型的空间分布进行划分的准确性。
[0025]结合第一方面第四实施方式，在第一方面第六实施方式中，测量及处理装置，包括：滑轨、滑杆、流速仪以及处理组件；滑轨的数量为两个，分别安装在试验腔体的边沿，并与试验腔体的长度方向平行；滑杆的两端分别与两个滑轨滑动连接；
[0026]流速仪与滑杆之间滑动连接，用于实现流速仪沿试验腔体的宽度方向移动，便于测量试验腔体内植被模拟组件各处对应的水深；
[0027]处理组件，与流速仪连接，用于接收植被模拟组件各处对应的水深，并根据水深与仿真植被的高度之间的关系，计算植被淹没度，并根据植被淹没度与植被密度之间的关系，对紊流类型的空间分布进行划分。
[0028]本专利技术实施例提供的含淹没植被明渠紊流的模拟系统，测量及处理装置，包括：滑轨、滑杆、流速仪以及处理组件；滑轨的数量为两个，分别安装在试验腔体的边沿，并与试验腔体的长度方向平行；滑杆的两端分别与两个滑轨滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含淹没植被明渠紊流的模拟系统，其特征在于，所述模拟系统包括：试验腔体、水箱、植被模拟组件以及测量及处理装置；其中：所述植被模拟组件安装在所述试验腔体内；所述水箱安装在所述试验腔体具有进水口的一端，用于给所述试验腔体内的所述植被模拟组件供水；所述测量及处理装置安装在所述试验腔体上方，用于测量所述试验腔体内所述植被模拟组件各处对应的植被淹没度，并根据所述植被淹没度与植被密度之间的关系，对紊流类型的空间分布进行划分。2.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述模拟系统还包括：回水池，所述回水池安装在所述试验腔体具有出水口的一端，且与所述出水口连通，所述回水池用于盛放由所述出水口流出的水。3.根据权利要求2所述的模拟系统，其特征在于，所述模拟系统包括：水泵、进水管和抽水管，所述水泵一端与所述进水管连接，另一端与所述抽水管连接；所述抽水管的另一端伸入所述回水池，所述进水管的另一端伸入所述水箱；所述水泵，用于将所述回水池内的水抽入所述水箱内。4.根据权利要求3所述的模拟系统，其特征在于，所述抽水管伸入所述回水池的一端的前边垂直于水流方向安装有过滤网；过滤网，用于对抽入所述水泵的水进行过滤。5.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述植被模拟组件包括：第一底板、第二底板、仿真植被、第一支撑件和第二支撑件；其中：所述第一支撑件和所述第二支撑件的上表面与所述第一底板的底面连接，下表面分别与所述试验腔体的内部底面连接，用于支撑所述第一底板；所述第一底板，安装于所述试验腔体内，用于与所述试验腔体配合形成水槽；所述第二底板，安装于所述第一底板的上面，用于模拟河底并固定所述仿真植被。6.根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述第一支撑件根据水流方向安装于上游，所述第二支撑件根据水流方向安装于下游，所述第二支撑件为伸缩件...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汗青，张汶海，刘志武，米博宇，张成潇，葛金金，杨恒，
申请(专利权)人：澜湄水资源合作中心，
类型：发明
国别省市：