本发明专利技术公开了水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置及方法，该测量装置包括矩形水槽和雨量强度收集单元；所述雨量强度收集单元由水平设置的支撑面板以及竖直设置在支撑面板上的若干雨量收集器构成，所有雨量收集器呈矩阵式间隔分布；所述雨量强度收集单元通过支撑移动单元悬挂设置在水槽内且可在水槽内进行空间移动，从而实现激溅雾化雨强空间分布的测量；所述水槽远离水舌和水垫碰撞区对应侧壁设有出水口。该测量装置能用于测量水工模型中射流入水激溅雾化雨强的空间分布，且准确性高。高。高。
【技术实现步骤摘要】
水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置及方法
[0001]本专利技术属于水利工程
，具体涉及水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置及方法。
技术介绍
[0002]大坝泄洪时，高速下泄的水舌与下游水垫碰撞，往往会产生激溅现象，从而引发泄洪雾化问题。我国大型水电工程多修建于西南地区的大江大河干流，它们的共同特点是水头高、流量大、河谷窄、泄洪功率大，从而导致泄洪雾化问题十分突出。泄洪雾化会在大坝附近产生局部高强度降雨，其降雨强度往往可高达上千mm/h，远大于自然降雨中特大暴雨值(11.67mm/h)。因此，该现象严重影响水电站的运行效率、下游岸坡的稳定性以及生态环境，甚至威胁大坝本身的安全。
[0003]针对泄洪雾化问题，目前的研究采用原型观测、模型实验及理论分析手段开展研究。原型观测受到特定地形、水流、气象条件的限制，所得结果不具有普遍适用性；泄洪雾化是一种复杂的水
‑
气两相流，难以从理论分析角度进行说明。因此，模型实验成为研究泄洪雾化问题的主要方法。
[0004]中国专利CN201911413070.9公开了一种水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置及方法，该装置包括底座以及底座上设置的支撑单元和设置在支撑单元上的雨量收集单元；雨量收集单元由水平设置的支撑面板以及竖直设置在支撑面板上的若干雨量收集器构成，所有雨量收集器呈矩阵式间隔分布，雨量收集器由收集管和测量容器组成，收集管设于支撑面板上并与支撑面板一体成型制成，并且收集管上下两端突出对应支撑面板所在平面一定长度，收集管下端的外表面设有螺纹，测量容器上端的内表面设有与收集管螺纹配合的螺纹，收集管和测量容器通过螺纹实现紧固连接；测量容器的外壁上设有数值刻度。该装置操作方便、精确度高，可对整个泄洪雾化雨量强度空间分布的雨强进行测量。但是该装置是用于测量由于高速水舌在空气中掺气扩散或者水舌空中碰撞而形成的泄洪雾化雨量强度，如果将其放置在水池中用于测量水舌与下游水垫碰撞产生激溅现象而形成的泄洪雾化雨量强度，会对水池内的水体流动造成较大影响，从而影响雨强(雨量强度)测量的准确性。
[0005]因此，设计一种测量准确性高，能用于测量水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置是本领域技术人员期望解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的就在于提供水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置及方法，该测量装置能用于测量水工模型中射流入水激溅雾化雨强的空间分布，且准确性高。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，包括矩形水槽和雨
量强度收集单元。
[0009]所述雨量强度收集单元由水平设置的支撑面板以及竖直设置在支撑面板上的若干雨量收集器构成，所有雨量收集器呈矩阵式间隔分布。
[0010]所述雨量强度收集单元通过支撑移动单元悬挂设置在水槽内且可在水槽内进行空间移动，从而实现激溅雾化雨强空间分布的测量；所述水槽远离水舌和水垫碰撞区对应侧壁设有出水口。
[0011]进一步地，所述支撑移动单元包括支撑机构和移动机构。
[0012]所述移动机构包括横跨设置在水槽上的第一矩形框架，水槽两长边顶部设有分别沿水槽纵向设置的凸起，以构成纵向导轨，对应地，第一矩形框架对应的两边分别设有与两纵向导轨配合的第一凹槽，第一矩形框架的两第一凹槽分别放置在两纵向导轨上，从而使得第一矩形框架可沿水槽纵向移动。
[0013]第一矩形框架沿水槽横向设置的两边顶部设有沿水槽横向设置的凸起，以构成横向导轨，在第一矩形框架上方横跨设有第二矩形框架，所述第二矩形框架对应的两边分别设有与两横向导轨配合的第二凹槽，第二矩形框架的两第二凹槽放置在两横向导轨上，从而使得第二矩形框架可沿水槽横向移动。
[0014]所述支撑机构包括设置在支撑面板四角处的螺杆，所述螺杆下端与支撑面板固定，螺杆上端与固定设置在第二矩形框架上的螺盘螺合固定，从而使得雨量强度收集单元悬挂设置在水槽内，且可通过调节螺杆伸出螺盘的长度调节雨量强度收集单元的高度。
[0015]进一步地，还包括加固机构，所述加固机构包括竖直设置的四根支撑杆，四根支撑杆分别位于支撑面板四角处，支撑杆底端与水槽底部抵接，每根支撑杆下端和上端均套设有固定套筒，每根支撑杆下端的固定套筒与支撑面板固定，每根支撑杆上端的固定套筒与第二矩形框架固定，每根支撑杆通过螺钉与两个固定套筒可拆卸连接，便于加强对支撑面板的固定效果，同时便于支撑面板可在支撑杆上升降。
[0016]进一步地，所述雨量收集器包括收集管、容纳瓶和水平设置的矩形方板，所述收集管和容纳瓶相对设于方板上方和下方，在方板上设有贯穿孔，以将收集管和容纳瓶连通。
[0017]所述支撑面板上具有与雨量收集器容纳瓶一一对应的通孔，所述通孔的直径小于方板的尺寸，雨量收集器容纳瓶放置在支撑面板的通孔内，从而将雨量收集器悬挂放置在支撑面板上。
[0018]进一步地，容纳瓶底部设有排水阀，便于排出容纳瓶内收集的雨水。
[0019]进一步地，在支撑面板上设有压紧机构，所述压紧机构包括两根水平间隔设置的横杆，两根横杆沿水槽纵向设置，在两根横杆之间间隔设有若干压杆，每根压杆位于相邻两行雨量收集器之间，用于压设该两行雨量收集器的方板；两根横杆外侧边缘分别与支撑面板两边缘平齐，并在对应的支撑面板两侧外设有C型夹，以将横杆和支撑面板固定，从而将雨量收集器压紧固定在支撑面板上。
[0020]进一步地，所述雨量收集器沿水槽纵向分成若干列，所有列之间非等间距排列。
[0021]进一步地，还包括挡雨机构，用于阻挡收集之前的雨水进入雨量收集器内，造成实验误差。
[0022]所述挡雨机构包括挡雨支撑杆和挡雨帘，所述挡雨支撑杆沿水槽横向横跨在水槽上且位于第一矩形框架上游侧，所述挡雨帘上端与挡雨支撑杆固定。
[0023]本专利技术还提供了水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量方法，利用前面所述的水工模型中激溅雾雨强度空间分布的测量装置进行测量，其具体方法如下：
[0024](1)观测水舌落水点及激溅水点运动范围，确定待测量区域，移动雨量强度收集单元并固定于待测量区域，同时保证雨量收集器间隔小的一侧的一列雨量收集器中心点与水舌中心线平齐；移动挡雨机构至落水点下游、雨量强度收集单元上游；
[0025](2)开启水泵，调节流量阀门至预设流量值，待流量稳定后，快速移走挡雨机构；在移走挡雨机构的同时，开始计时，测量T分钟后，完成一次测量；
[0026](3)分别打开各雨量收集器底部的排水阀，并将收集到的雨水排入带有刻度的量筒中，记录T分钟内各雨量收集器收集到的雨量，关闭各空置的雨量收集器排水阀，待下一次测量使用；
[0027](4)重复步骤(1)、(2)、(3)，将多次测得的有效雨量进行平均，通过下式对每个雨量收集器对应空间点(x，y，z)的雨量强度进行计算：
[0028][0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，包括矩形水槽和雨量强度收集单元；所述雨量强度收集单元由水平设置的支撑面板以及竖直设置在支撑面板上的若干雨量收集器构成，所有雨量收集器呈矩阵式间隔分布；所述雨量强度收集单元通过支撑移动单元悬挂设置在水槽内且可在水槽内进行空间移动，从而实现激溅雾化雨强空间分布的测量；所述水槽远离水舌和水垫碰撞区对应侧壁设有出水口。2.根据权利要求1所述的水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，所述支撑移动单元包括支撑机构和移动机构；所述移动机构包括横跨设置在水槽上的第一矩形框架，水槽两长边顶部设有分别沿水槽纵向设置的凸起，以构成纵向导轨，对应地，第一矩形框架对应的两边分别设有与两纵向导轨配合的第一凹槽，第一矩形框架的两第一凹槽分别放置在两纵向导轨上，从而使得第一矩形框架可沿水槽纵向移动；第一矩形框架沿水槽横向设置的两边顶部设有沿水槽横向设置的凸起，以构成横向导轨，在第一矩形框架上方横跨设有第二矩形框架，所述第二矩形框架对应的两边分别设有与两横向导轨配合的第二凹槽，第二矩形框架的两第二凹槽放置在两横向导轨上，从而使得第二矩形框架可沿水槽横向移动；所述支撑机构包括设置在支撑面板四角处的螺杆，所述螺杆下端与支撑面板固定，螺杆上端与固定设置在第二矩形框架上的螺盘螺合固定，从而使得雨量强度收集单元悬挂设置在水槽内，且可通过调节螺杆伸出螺盘的长度调节雨量强度收集单元的高度。3.根据权利要求2所述的水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，还包括加固机构，所述加固机构包括竖直设置的四根支撑杆，四根支撑杆分别位于支撑面板四角处，支撑杆底端与水槽底部抵接，每根支撑杆下端和上端均套设有固定套筒，每根支撑杆下端的固定套筒与支撑面板固定，每根支撑杆上端的固定套筒与第二矩形框架固定，每根支撑杆通过螺钉与两个固定套筒可拆卸连接，便于加强对支撑面板的固定效果，同时便于支撑面板可在支撑杆上升降。4.根据权利要求3所述的水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，所述雨量收集器包括收集管、容纳瓶和水平设置的矩形方板，所述收集管和容纳瓶相对设于方板上方和下方，在方板上设有贯穿孔，以将收集管和容纳瓶连通；所述支撑面板上具有与雨量收集器容纳瓶一一对应的通孔，所述通孔的直径小于方板的尺寸，雨量收集器容纳瓶放置在支撑面板的通孔内，从而将雨量收集器悬挂放置在支撑面板上。5.根据权利要求4所述的水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，容纳瓶底部设有排水阀，便于排出容纳瓶内收集的雨水。6.根据权利要求4或5所述的水工模型中激溅雾化雨强空间分布的测量装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙倩，袁浩，何小泷，谢春航，周昔东，陈亮，李峰，胡亮亮，梁浩然，刁伟，徐启航，
申请(专利权)人：重庆西科水运工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。