【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及河流动力学，尤其是涉及一种峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统。
技术介绍
1、水流从山区进入相对开阔的峡谷地带后，携带的泥沙沉积形成的扇形堆积体地貌，即冲积扇。冲积扇淤积发展的同时塑造了河流形态，河流反过来深刻影响了冲积扇的发育规律，在二者的交互作用下，淤积体不断淤长，在峡谷两侧山体的约束下，最终发育形成河谷冲积平原。随着社会经济不断发展，河谷平原地区的人类活动显著增加，区域内的地貌演变与人类生产生活的联系更加紧密。人类更频繁地改变地貌，干扰了冲积扇的正常演变进程，增加了自然灾害发生的概率。因此，研究冲积扇到平原的发展过程，分析河流与冲积扇的交互作用，不仅有助于了解平原地区地貌演变过程及规律，还能够为人类合理利用河湖岸线洲滩空间以及防控洪水灾害风险提供指导。
2、物理模型实验是研究地貌演变、水沙交互的有效手段，因其具有时效性强、成果直观、操作方便、测量便捷等优点，近年来在地貌学领域得到广泛运用。针对冲积扇形成机理以及发育规律，国内外学者开展了大量的物理模型实验研究，但这些研究大多单一地侧重于研究冲积扇内部泥沙沉积结构，模型实验中强调泥沙的持续沉积，研究成果运用在地质学以及油气资源探测领域；或者单一地侧重于研究河流形态演变规律，模型实验中强调一定水流条件下的河型发展，研究成果运用在河流动力学以及河道防洪治理工程领域。少有模型实验将泥沙沉积与河流演变相结合，分析河流与冲积扇的交互作用，研究冲积扇逐渐发育形成冲积平原的共生发展过程。
技术实现思路
1、为解决
2、本专利技术采用的技术方案是：一种峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：包括地下水库、进水池、水沙混合窄槽、泥沙沉积池和出水池，所述地下水库安装在实验系统底板以下，底部设有水泵；所述水泵通过供水管与进水池相连通；所述进水池下游段逐渐缩窄，与水沙混合窄槽相连；所述水沙混合窄槽形状狭长，上方安装有加沙器；所述泥沙沉积池位于水沙混合窄槽下游，平面形态为长方形，模拟天然峡谷的狭长地貌，强化边墙侧向约束对冲积扇发育的影响因素；所述泥沙沉积池上方设有用于测量冲积扇断面地形的地形测量仪和用于拍摄记录实验中河流地貌演变过程的相机；所述泥沙沉积池下游端设有尾水堰，所述出水池位于尾水堰下游，出水池内设有拦沙栅、出水控制闸和回水管；所述拦沙栅下游安装有出水控制闸，所述出水控制闸下游设有回水管与地下水库连通。
3、作为优选，所述进水池下游缩窄段设置有调节池，调节池上游侧以及左右两侧边墙为溢流堰，堰顶高度低于进水池以及水沙混合窄槽的边壁高度。
4、作为优选，所述水沙混合窄槽的边墙顶部铺设有边墙纵向滑轨，边墙纵向滑轨上架设有横向滑轨，横向滑轨上安装有用于测量冲积扇断面地形的地形测量仪。
5、作为优选，所述地形测量仪通过连接线与电脑相连，可根据电脑指令沿横向滑轨自行行走，测量冲积扇断面地形；所述相机通过无线信号与电脑相连。
6、作为优选，所述泥沙沉积池上方架设有相机支架，相机支架顶部安装相机，用于拍摄记录实验中河流地貌演变过程。
7、作为优选，所述地下水库长3m、宽4m、深3m。
8、作为优选，所述供水管出水端固定在进水池的前壁底部，供水管上安装有进水控制阀和流量计。
9、作为优选，所述水沙混合窄槽长1m、宽0.13m、高0.3m。
10、作为优选，所述泥沙沉积池，长18m、宽2.7m，底部为实体基础，底板坡度为0.001。
11、作为优选，所述加沙器加沙速率通过加沙器控制器调节。
12、本专利技术取得的有益效果是：本专利技术的模拟实验系统，既可以满足河流与冲积扇交互作用的研究需要，反演冲积扇发育形成冲积平原的过程，同时还具备操作简单、控制精准、测量便捷、成本低廉等优点。
13、本专利技术具有以下优点：
14、1、能够模拟水流泥沙在冲积扇发育成冲积平原过程中的水沙交互作用，并且可同步观测冲积扇泥沙堆积和河流周期性演变过程，实验系统结构简单，操作流程方便，造价低廉，实验效果显著，适合推广使用；
15、2、通过在进水池尾部增设调节池，对上游来流起到了良好的稳定作用，有效解决了实验起始以及终止阶段水沙混合窄槽内流量难以控制的难题。由于整个泥沙沉积过程历时较长，需要分为若干次子实验进行，增设调节池可保证每次子实验启动时，水流、泥沙状态与前序子实验条件基本保持相同，使得整个实验过程中实验条件和环境保持连贯一致；
16、3、有效填补了以往实验中对冲积扇泥沙堆积和河流周期性演变之间交互关系研究的匮乏，改进了以往实验中单独对河流演变或泥沙沉积研究的局限性，成功地实现了对冲积平原形成过程的模拟，为探究峡谷型冲积平原的由来以及平原中河流的由来提供了有效的研究手段；
17、4、泥沙沉积池平面形态设置为较细长的矩形，而不是以往实验中常见的正方形或者扇形，这样的实验环境更加接近天然情况下狭长型峡谷地貌，可有效模拟两侧峡谷山体对冲积扇堆积以及河流演变过程的约束作用；所述实验系统研究对象不局限于冲积扇的初始形成阶段，而是更加关注在两侧山体约束下，冲积扇向峡谷型冲积平原的发育转变过程；
18、5、可通过选择不同粒径级配和比重的实验泥沙、调整不同的加沙速率、设置不同的水流流量，或者将上述不同实验水沙条件相组合，系统地研究河流与冲积扇交互作用中，泥沙、水流、含沙量等不同影响因子带来的影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：包括地下水库、进水池、水沙混合窄槽、泥沙沉积池和出水池，所述地下水库安装在实验系统底板以下，底部设有水泵；所述水泵通过供水管与进水池相连通；所述进水池下游段逐渐缩窄，与水沙混合窄槽相连；所述水沙混合窄槽形状狭长，上方安装有加沙器；所述泥沙沉积池位于水沙混合窄槽下游，平面形态为长方形，模拟天然峡谷的狭长地貌，强化边墙侧向约束对冲积扇发育的影响因素；所述泥沙沉积池上方设有用于测量冲积扇断面地形的地形测量仪和用于拍摄记录实验中河流地貌演变过程的相机；所述泥沙沉积池下游端设有尾水堰，所述出水池位于尾水堰下游，出水池内设有拦沙栅、出水控制闸和回水管；所述拦沙栅下游安装有出水控制闸，所述出水控制闸下游设有回水管与地下水库连通。
2.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述进水池下游缩窄段设置有调节池，调节池上游侧以及左右两侧边墙为溢流堰，堰顶高度低于进水池以及水沙混合窄槽的边壁高度。
3.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述水沙混合窄
4.根据权利要求3所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述地形测量仪通过连接线与电脑相连，可根据电脑指令沿横向滑轨自行行走，测量冲积扇断面地形；所述相机通过无线信号与电脑相连。
5.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述泥沙沉积池上方架设有相机支架，相机支架顶部安装相机，用于拍摄记录实验中河流地貌演变过程。
6.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述地下水库长3m、宽4m、深3m。
7.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述供水管出水端固定在进水池的前壁底部，供水管上安装有进水控制阀和流量计。
8.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述水沙混合窄槽长1m、宽0.13m、高0.3m。
9.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述泥沙沉积池，长18m、宽2.7m，底部为实体基础，底板坡度为0.001。
10.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述加沙器加沙速率通过加沙器控制器调节。
...【技术特征摘要】
1.一种峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：包括地下水库、进水池、水沙混合窄槽、泥沙沉积池和出水池，所述地下水库安装在实验系统底板以下，底部设有水泵；所述水泵通过供水管与进水池相连通；所述进水池下游段逐渐缩窄，与水沙混合窄槽相连；所述水沙混合窄槽形状狭长，上方安装有加沙器；所述泥沙沉积池位于水沙混合窄槽下游，平面形态为长方形，模拟天然峡谷的狭长地貌，强化边墙侧向约束对冲积扇发育的影响因素；所述泥沙沉积池上方设有用于测量冲积扇断面地形的地形测量仪和用于拍摄记录实验中河流地貌演变过程的相机；所述泥沙沉积池下游端设有尾水堰，所述出水池位于尾水堰下游，出水池内设有拦沙栅、出水控制闸和回水管；所述拦沙栅下游安装有出水控制闸，所述出水控制闸下游设有回水管与地下水库连通。
2.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述进水池下游缩窄段设置有调节池，调节池上游侧以及左右两侧边墙为溢流堰，堰顶高度低于进水池以及水沙混合窄槽的边壁高度。
3.根据权利要求1所述的峡谷河流与冲积扇交互作用的模拟实验系统，其特征在于：所述水沙混合窄槽的边墙顶部铺设有边墙纵向滑轨，边墙纵向滑轨上架设有横向滑轨，横向滑轨上安装有用于测量冲积扇断面地形的地形测量仪。
...【专利技术属性】
技术研发人员：望思强，陈前海，唐金武，何勇，陈正兵，江磊，郭大卫，余康，胡浩然，樊咏阳，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
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。