一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法，属于清淤技术领域，该系统包括：水槽组件，所述水槽组件包括水槽主体、一端连接在水槽主体的清水池以及与所述水槽主体另一端连接的沉沙池；气动冲沙组件，所述气动冲沙组件包括：用于将气体排出的排气装置、用于提供气体的空气压缩与释放装置、用于将所述空气压缩与释放装置的气体调节设定压力后输送给所述排气装置的调压器；量测组件，所述量测组件包括：地形量测装置、含沙量量测装置以及流速量测装置。该气动冲沙水槽成套系统与试验方法，成套系统为一循环结构，在试验期间做到一次放水多次利用，节约能源，试验时流量、水深、气压等因素均可根据需求人为控制。气压等因素均可根据需求人为控制。气压等因素均可根据需求人为控制。

【技术实现步骤摘要】
一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法


[0001]本专利技术属于清淤
，具体涉及一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法。

技术介绍

[0002]现有的泥沙淤积问题突出，传统的减淤措施可分为水力和机械两类；水力冲淤是基于水流运动规律，调动水增强水流局部紊动来进行泥沙扰动；机械减淤利用机械设备将淤积泥沙清除，气动冲沙属于特殊机械清淤，其原理是通过向河底输入空气提高水流挟沙能力，起动底沙并辅助输运的一种减淤技术，该技术冲沙效率较高，且经济、清洁，目前在闸下、航道等区域已有成功应用，但相关的理论研究还未深入开展，在应用时缺乏理论经验指导，因此，需要研发一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法来解决现有的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种气动冲沙水槽成套系统与试验方法，以解决气动冲沙实验数据精确度较低的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种气动冲沙水槽成套系统，包括：水槽组件；所述水槽组件包括水槽主体、一端连接在水槽主体的清水池以及与所述水槽主体另一端连接的沉沙池；其中，所述水槽主体设置有埋沙区域以及用于使水流均匀、平顺流向埋沙区域的消能结构；气动冲沙组件；所述气动冲沙组件包括：用于将气体排出的排气装置、用于提供气体的空气压缩与释放装置、用于将所述空气压缩与释放装置的气体调节设定压力后输送给所述排气装置的调压器；量测组件；所述量测组件包括：地形量测装置、含沙量量测装置以及流速量测装置；其中，所述地形量测装置、含沙量量测装置以及流速量测装置设置于埋沙区域附近。
[0005]优选的，所述调压器与排气装置之间设置有气体流量计以及与气体流量计相连接的压力表，所述压力表通过输气管与所述排气装置相连接。
[0006]优选的，所述埋沙区域为水槽主体中间段的凹陷区域，埋沙区域两侧设置透明围挡作为观测区域。
[0007]优选的，所述水槽主体还设置有连接沉沙池头部的尾门，所述尾门使水槽内水位超过尾门堰上水头后流入沉沙池；即尾门使水槽内水位超过尾门高度及壅水高度后流入沉沙池；其中，堰上水头是水利方向的专业名词，是水流经过尾门后在尾门上形成的壅水；其中，所述沉沙池中设有三层沉沙过滤结构，所述尾门高度可调节。
[0008]优选的，所述排气装置包括：管身、与管身相连接的三通管、与三通管相连接用于
更换排气角度的可旋转管体、与所述可旋转管体相连接用于将高压气体排出后作用于埋沙区域的泥沙上的排气口；其中，所述三通管还连接有用于监测排气口处压力的气压计。
[0009]优选的，所述排气装置的管身通过连接件垂直固定于滑槽上，所述连接件底部设有滑块，所述滑块设置于滑槽内，通过手旋拧紧结构调节滑块沿滑槽的水平滑动，所述滑槽架立于水槽主体两侧并可沿水槽移动。
[0010]优选的，所述连接件上设有套设于管身的套管，通过调节螺栓调整管身相对于水槽的高度并将其固定；所述管身顶部安装有气动快速接头，所述气动快速接头通过输气管连接空气压缩与释放装置，所述空气压缩与释放装置通过金属排气管连接输气管。
[0011]优选的，所述清水池通过水管连接水槽主体的槽首，所述水管上设置有水泵、流量计和闸阀。
[0012]优选的，所述地形量测装置采用地形测量仪；所述含沙量量测装置采用测沙仪，所述测沙仪设有多个；多个测沙仪等间距布置于排气装置的上下游处；所述流速量测装置采用测速仪，所述测速仪设有多个；多个测沙仪等间距布置于排气装置的上下游处。
[0013]本专利技术另提供一种气动冲沙水槽成套系统的试验方法，包括：试验开始前，将清水池灌入清水，试验用沙埋入填沙区域内，排气装置放置于水槽主体上；打开水泵，清水经过水管由清水池输入水槽主体中，观察流量计读数，根据试验所需流量调节闸阀，根据试验所需水位调节尾门；水经过槽首的消能结构消能后进入水槽主体，水位上升至超过尾门堰上水头后流入沉沙池，经三次沉沙后回到清水池；当水槽中的水流稳定，打开空气压缩与释放装置进行排气，结合试验所需压力调节的调压器，根据压力表读取压力，当压力值满足试验要求时停止调整，记录气体流量计读数；排出的高压气体经排气口处的输气管输至排气装置，经管身从排气口处排出，将泥沙起动，试验期间，通过固定于水槽的含沙量量测装置测量水槽各处的含沙量浓度，通过流速量测装置测量排气时带动的水体流速变化，试验结束后关闭空气压缩与释放装置，将水由水泵抽回至清水池并排出，抽水结束后通过地形量测装置测量地形，获得试验所需数据并进行分析。
[0014]本专利技术的技术效果和优点：该气动冲沙水槽成套系统与试验方法，成套系统为一循环结构，在试验期间做到一次放水多次利用，节约能源，试验时流量、水深、气压等因素均可根据需求人为控制，设置观测区域有利于观测整体试验，使得试验过程更为清晰，排气装置可实现排气口的角度及孔径的自由变化，架立式滑槽结构使得排气装置在水槽上移动便捷，提高了试验数据的准确性，同时为后续进行气动冲沙相关的理论研究提供帮助，为该技术的深入研究和广泛引用提供科学依据和借鉴价值。
附图说明
[0015]图1为本专利技术系统的气动冲沙水槽成套系统布置示意图；图2为本专利技术系统的排气装置结构示意图；图3为本专利技术气体在水体中的运动过程形成阶段效果示意图；图4为本专利技术气体在水体中的运动过程发展阶段效果示意图；图5为本专利技术气体在水体中的运动过程上浮阶段效果示意图；图6为本专利技术气体在水体中的运动过程扩散阶段效果示意图；图7为本专利技术试验各因素及水平与最大深度的趋势示意图；图8为本专利技术试验各因素及水平与体积的趋势示意图；。
[0016]图中：1、清水池；2、水泵；3、流量计；4、闸阀；5、水管；6、消能结构；7、水槽主体；8、观测区域；9、埋沙区域；10、尾门；11、沉沙池；12、空气压缩与释放装置；13、调压器；14、气体流量计；15、压力表；16、输气管；17、排气装置；18、地形量测装置；19、含沙量量测装置；20、流速量测装置；21、滑槽；22、滑块；23、手旋拧紧结构；24、连接件；25、螺栓；26、管身；27、排气口；28、三通管；29、可旋转管体。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]本专利技术提供了如图1中所示的一种气动冲沙水槽成套系统，包括水槽组件、气动冲沙组件和量测组件；所述水槽组件包括水槽主体7、清水池1和沉沙池11；清水池1一端连接沉沙池11，另一端通过水管5连接水槽主体7的槽首；水管5延伸出清水池1外，水管5管体装有水泵2、流量计3和闸阀4，水管5末端延伸至水槽主体7槽首内，本实施例中，闸阀4采用蝴蝶阀；水槽主体7的槽首至槽尾依次设置消能结构6、埋沙区域9和高度可调节的尾门10，消能结构6采用消能栅，用于分散水流，使得水流均匀流入水槽主体7，埋沙区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：包括：水槽组件；所述水槽组件包括水槽主体（7）、一端连接在水槽主体（7）的清水池（1）以及与所述水槽主体（7）另一端连接的沉沙池（11）；其中，所述水槽主体（7）设置有埋沙区域（9）；以及用于使水流均匀、平顺流向埋沙区域（9）的消能结构（6）；气动冲沙组件；所述气动冲沙组件包括：用于将气体排出的排气装置（17）、用于提供气体的空气压缩与释放装置（12）、用于将所述空气压缩与释放装置（12）的气体调节设定压力后输送给所述排气装置（17）的调压器（13）；量测组件；所述量测组件包括：地形量测装置（18）、含沙量量测装置（19）以及流速量测装置（20）。2.根据权利要求1所述的一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：所述调压器（13）与排气装置（17）之间设置有气体流量计（14）以及与气体流量计（14）相连接的压力表（15），所述压力表（15）通过输气管（16）与所述排气装置（17）相连接。3.根据权利要求1所述的一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：所述埋沙区域（9）为水槽主体（7）中间段的凹陷区域，埋沙区域（9）两侧设置透明围挡作为观测区域（8）。4.根据权利要求1所述的一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：所述水槽主体（7）还设置有连接沉沙池（11）头部的尾门（10），所述尾门（10）使水槽内水位超过尾门（10）高度及壅水高度后流入沉沙池（11）；所述地形量测装置（18）、含沙量量测装置（19）以及流速量测装置（20）设置于埋沙区域（9）和尾门（10）之间；其中，所述沉沙池（11）中设有三层沉沙过滤结构，所述尾门（10）高度可调节。5.根据权利要求1所述的一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：所述排气装置（17）包括：管身（26）、与管身（26）相连接的三通管（28）、与三通管（28）相连接用于更换排气角度的可旋转管体（29）、与所述可旋转管体（29）相连接用于将高压气体排出后作用于埋沙区域（9）的泥沙上的排气口（27）；其中，所述三通管（28）还连接有用于监测排气口（27）处压力的气压计。6.根据权利要求5所述的一种气动冲沙水槽成套系统，其特征在于：所述排气装置（17）的管身（26）通过连接件（24）垂直固定于滑槽（21）上，所述连接件（24）底部设有滑块（22），所述滑块（22）设置于滑槽（21）内，通过手旋拧紧结构（23）调节滑块（22）沿滑槽（21）的水平滑动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王逸飞，缴健，陈书宁，杨啸宇，丁磊，罗勇，孙洁莹，肖怀前，丁跃，谢昌原，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：