[发明专利]多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及水力学实验领域，特别涉及多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置及实验方法。目的是提出的多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置及实验方法应能实现对不同类型交汇口的水流特性的实验，并具有操作简单、重复利用率高的特点。技术方案是：一种适用于多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置，其特征在于该装置包括Y型对称河道交汇实验单元、两顺直河道交汇实验单元、弯曲河道与顺直河道交汇实验单元、供水水池组以及外置槽。利用多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置进行多类型河道交汇口水流特性研究的实验方法，依照如下步骤进行：步骤1.确定三种类型河道交汇的实验区；步骤2.通过外置槽的结构，实现诸多问题的研究。

技术领域

本发明涉及水力学实验领域，特别涉及多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置及实验方法。

背景技术

水流交汇现象在天然河流与人工水系中广泛存在，大至江河交汇，小至沟渠交汇。干支流交汇形成水道河网，交汇河口处水流流态难于预测，许多大中城市坐落于交汇口附近，交汇河口是发展水运的关键部位；干支流汇合处水流紊动掺混剧烈，尤其是径流和潮流交汇时，交汇口水流特性较为复杂，所以交汇河口又是航道整治的难点部位；交汇水流还对污染物输移有较强的滞留作用。因此，作为联系河流(渠)的关键部位，与防洪、航运、环保等息息相关，长期以来备受人们关注。

从河道平面形式的差异出发，可将交汇口类型分为：Y型对称河道交汇、两顺直河道交汇、弯曲河道与顺直河道交汇。对于交汇口水流特性的研究方法主要有原型观测，数值模拟及室内水槽实验。其中，因室内水槽实验较其他两种研究方法，具有显示性、直观性好，连续性较强，能进行三维模拟，能示局部细节，可重复性强，操作简单等优点，使其在科学研究，教学实践等领域较为常用。然而，现阶段中通过室内水槽实验探讨交换水流相关问题还存在不足，具体表现在：

(1)受场地的限制，实验水槽内只能进行单一类型交汇口的研究；

(2)现有的实验水槽一般都已固定其长宽高尺寸，要想探讨诸如不同宽度比的交汇水槽水流特性时，需对原有水槽进行修改和建造，需花费更高的成本和时间；

(3)交汇口可涉及水流特性、泥沙运动规律、污染物传输扩散、径潮流叠加、河道节点对水流特性影响等诸多问题，然现有实验水槽的研究内容较为单一，不能满足集聚多种研究内容的需求。

因此，需要设计一种新型实验装置来弥补已有技术不足，能够满足多类型交汇口、多种研究内容、多种水槽宽度比等需求，为交汇口水流科学问题的研究提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提出一种多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置及实验方法；该装置和方法应能实现对不同类型交汇口的水流特性的实验，并具有操作简单、重复利用率高的特点。

本发明技术方案：一种适用于多类型河道交汇口水流特性研究的实验装置，其特征在于该装置包括Y型对称河道交汇实验单元、两顺直河道交汇实验单元、弯曲河道与顺直河道交汇实验单元、供水水池组以及外置槽；所述的Y型对称河道交汇实验单元包括一号水槽、二号水槽和三号水槽，其中一号水槽和所述二号水槽按一定角度连接成“V型”后与三号水槽相连成“Y型”；所述的两顺直河道交汇实验单元包括三号水槽和四号水槽，其中三号水槽的出口与四号水槽的左侧垂直连通；所述的弯曲河道与顺直河道交汇实验单元包括五号水槽、U型水槽和六号水槽，其中五号水槽入口与所述二号水槽的左侧垂直连通，五号水槽的出口与U型水槽圆弧段的顶点垂直连通，U型水槽的两个顺直段均与所述六号水槽的左侧垂直连通，四号水槽的出口与所述六号水槽的入口连通；所述供水水池组中的一号水池、二号水池、三号水池和四号水池分别与所述一号水槽的入口、二号水槽的入口、四号水槽的入口和六号水槽的出口连通；