[发明专利]模拟水流泥沙造床过程的实验设备

说明书

本发明公开了一种模拟水流泥沙造床过程的实验设备，渗流分离槽设置在水槽内中心位置，渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；水槽的后端设置有渗流出流通道，渗流分离槽的后端设有河流出流通道，渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，集水箱设置在渗流出流通道的下方；循环管路将集水箱的下部与排水室相连；水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，水槽底部后端设有调坡装置；水槽顶端的实验棚内部有吹风机、喷淋管和照明管、图像采集器。本发明的有益效果：可调坡、可模拟光照、降水和吹风。

技术领域

本发明属于水利工程实验装置的，特别涉及一种可模拟光照、降水和吹风的调坡式模拟水流泥沙造床过程的实验设备。

背景技术

室内模型实验是研究实际水利工程问题常用的技术手段，尤其是近年来河流演变模拟方面。自然模型实验法是研究河流发展的一种基本方法，可以在短时期内概化模拟自然河流的长期演变过程。天然河流形态多种多样，利用人工塑造的河流模拟自然界中弯曲、分汊以及游荡型河流的演化发展动力过程及其规律，研究不同水沙及河岸边界条件对演化发展的影响，既有重要的理论价值，又具有较大的实用价值。

目前国内外有大量研究者利用实验室内水槽进行河流形态的塑造和模拟。现有对于河流演化发展的研究已有不少成果，但有三方面的不足：一是，多数是模型实在室内建造，装置尺度较大且笨重，占地面积大且灵活性小；二是，未完全考虑渗流损失的影响。部分学者为了减少渗流引起的流量损失，在实验前向河床加水以至泥沙中孔隙水饱和，但这种做法与实际河流演变过程的渗流偏差较大。因为河道渗流是在演变模拟的全过程发生，且随总入流量及河道形态的变化在不断变化。在自然河流演变过程中，渗流损失是很重要的一部分，不容忽视。目前对于河道渗流的研究多局限于区域统计分析，对于河流演变过程中渗流特性及规律的研究仍较少，需要在理论模型及实验过程中详细考虑并计算；三是，对于传统的河工模型实验，河流坡降的调节，为人工开挖，耗时耗力。当需要研究组次较多，频繁调坡时，需要设计一种较为便捷省力的装置。

发明内容

本发明针对现有实验研究中存在的不足，提供了一种模拟水流泥沙造床过程的实验设备，本发明用于研究天然河流的演变过程中水沙运动机理，河床演变特性，水沙边界及河岸边界条件对河流演变发展的影响，河流演变过程中的渗流特性及规律等。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

模拟水流泥沙造床过程的实验设备，包括供水箱、进水管、调坡结构、集水箱、沉沙过水桶、河流出流通道、渗流出流通道、渗流分离槽、水槽、实验棚、吹风机、喷淋管、照明管、图像采集器、处理系统，进水前池；

所述供水箱设置在第一支撑架上，所述水槽设置在第二支撑架上，所述水槽的顶端设有实验棚，实验棚罩在水槽上；

所述渗流分离槽设置在所述水槽内中心位置，所述渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，所述进水前池的前端固定在水槽的前侧壁上，所述进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；

所述水槽的后端设置有渗流出流通道，所述渗流分离槽的后端设有河流出流通道，所述渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；所述沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，所述集水箱设置在所述渗流出流通道出口处的下方，所述沉沙过水桶设置在所述集水箱的顶端；

所述水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，所述水槽底部后端设有调坡装置，所述调坡装置采用手摇式螺旋升降器，所述调坡装置包括手轮、底座、丝杠和顶盘，所述手轮带动底座内的第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合连接，第一锥齿轮可带动第二锥齿轮旋转，第二锥齿轮的中心孔与丝杠通过螺纹连接，第二锥齿轮可驱动丝杠升降，丝杠顶端设有顶盘，顶盘可带动水槽底部后端升降；