[发明专利]固结粘性泥沙冲刷量测仪

说明书

所属技术领域

本发明涉及利用有机玻璃管材结合测量设备及扰动激发设备构成固结粘性泥沙冲刷的小型实验装置 

背景技术

粘性泥沙的起动冲刷不同于非粘性泥沙，它与淤积固结条件有关，并受泥沙物质组成、物理化学性质等多因素的影响。在多沙河流中(包括河床、河岸和滩地)粘性泥沙占有一部分的比重，同时它也大量存在于水库、河口地区中，并在这些地区的水流因素作用下逐渐淤积固结，对这些地区的河床演变及治理产生重要影响。 

目前在粘性泥沙起动冲刷问题上，大部分研究者采用人工铺沙的方法对新淤粘性泥沙的起动冲刷进行了较多的研究，而淤积固结历时长，泥沙淤积固结特性的差异才明显，人工铺沙与自然淤积也有一定的差距；还有一部分研究者通过实地取样对固结粘性泥沙或粘性原状土进行了较多的研究，但是由于不同地区粘性泥沙淤积固结条件不同，并且实地取样难免对土样有所扰动，造成取样差别较大，使得试验资料的无序性，难以得出比较有规律性的成果。另外，现阶段水库清淤的研究构思中有采用脉冲射流泵以及紊流流态的增强促进固结粘性泥沙冲刷的思路，在这一方法研究论证过程中也亟需小巧、实用、有效的实验装置。 

发明内容

为满足实验过程中如实体现固结粘性泥沙的物理性状、简单有效的量测冲刷过程中的相关参数，并考虑脉冲射流及紊流等因素的影响，本发明提供了一种小巧、操作简单、实用的小型固结泥沙冲刷的量测仪器。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

本发明由流态控制装置、土样安放装置、量测装置、脉动射流及紊流促发装置，各个部分的组成及功能如下： 

流态控制装置主要由循环管道、水泵、蓄水槽、阀门构成，实现水流循环及流量控制的功能。 

土样安放装置主要有土样筒及顶土装置构成，实现随冲刷发展而持续供应土样的功能。 

量测装置主要由土样筒侧壁的刻度标尺以及测压管、电磁流量计构成，通过土样筒侧壁的刻度标尺可以获得土样的冲刷长度。 

脉动射流及紊流促发装置主要由射流干扰发生器以及紊流促发器构成，实现脉冲射流及紊流对固结粘性泥沙冲刷影响的研究，其中，射流干扰发生器采用小型射流泵，紊流促发器采用不同孔径大小的滤网来控制水流紊动的强度。 

该量测装置具有以下特点： 

(1)小型化。改变传统对泥沙基本运动规律的试验研究方法，不再使用普通明渠水槽和环形水槽，采用封闭有机玻璃管道水槽作为固结粘性泥沙起动冲刷的实验装置，相比已有实验仪器，可以有效减少实验设备的体积，在实现既定目标的前提下，具有减少成本、设置简单的优点。 

(2)多功能。在仪器中设置紊流、射流的发生装置，兼顾考虑流态变化对固结粘性泥沙起动冲刷的影响，为后期开展更为广泛的研究打下基础。 

(3)实用。通过实验结果分析，该小型量测仪器的量测成果可以作为固结粘性泥沙冲刷 实验研究的实验成果。 

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明： 

图1是本发明的工作示意图 

采用封闭有机玻璃管道水槽做为粘性泥沙起动冲刷的试验装置。封闭水槽为3cm×12cm(即高3cm，宽12cm)的矩形断面，水槽长为2.0m。试验时，泥沙试样放置与其大小一致的试验筒内，试验筒内径为7cm，中心点距进口为1.2m，距出口0.8m，在试验筒的上下游各布置了一个测压管，上下游测压管位置距试验筒中心距离均为0.6m。试验筒下方顶土装置为一橡胶活塞，在试验过程中，采用手动升降螺杆来控制橡胶活塞，从而可以根据泥沙试样随水流的冲刷情况来调整泥沙试样在试验筒内的高度使其表面与水槽底部齐平。供水设备为一台最大设计流量115m³/h，扬程19m的离心泵。并由安装在进口段的阀门控制流量大小，流量大小由直读式电磁流量计读出。