[发明专利]一种动床浑水模型生潮加沙辅助造波系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种动床浑水模型生潮加沙辅助造波系统，包括：波流池子系统，与所述波流池子系统配合使用的波流浑水耦合子系统，其中，波流池子系统包括：波流水池、设于波流水池的底部且用于将波流水池中的水体排入地下水库的排水孔、地下水库、以及地下水库沉沙池；波流浑水耦合子系统包括：与波流池子系统配合使用的多个生潮装置、多个造波装置以及多个加沙装置、用于测量所述波流水池中水属性的量测装置、以及控制所述生潮装置、造波装置、加沙装置以及量测装置工作的系统工控机。本发明还公开了一种利用上述系统实现自动多向生潮加沙造波的方法。该方法能够满足近海涉水工程设计和理论研究的需要。

技术领域

本发明属于一种涉海工程动床浑水模型试验装置，特别涉及一种动床浑水模型生潮加沙辅助造波系统及控制方法。

背景技术

实体物理模型试验是河口海岸、近海等涉水工程设计和理论研究不可或缺的一种科学方法。近海区域是潮流、波浪综合作用的场所，且水体往往是高含沙浑水，水流泥沙环境复杂，因此在此区域修建的工程结构物受力也十分复杂，由此而引起的水下地形的冲淤变化更为复杂。

对于港口建设、航道整治、海岸开发、造岛及护岸等涉水工程，在自然条件下及工程实施后的水下地形冲淤及工程结构物的受力状况，都是工程设计时要研究的关键问题。一套能满足生潮造波，并耦合泥沙作用的大尺度动床浑水模型试验装置是研究和解决近海工程水动力泥沙问题的重要手段，同时也是河口海岸及近海水流泥沙基础理论及应用等方面研究的重要工具。

现有的动床浑水试验装置大多采用以底沙为主的动床模型，对于悬沙加沙涉及较少。而涉及悬沙加沙的试验装置，往往不能同时实现生潮造波相互耦合、与潮流同步匹配加沙量的模拟，不能模拟工程水域真实的水沙运动情况，一次试验后，水沙也不能自动分离循环利用。

另外对于以杭州湾为代表的海湾地区，受到钱塘江、南汇嘴及湾外海域等多个方向的来流来沙来浪作用，而现有的动床浑水模型试验装置的生潮设备只能产生单方向或较少方向的潮汐流，其造波设备同样只能在较少方向完成造波功能，其加沙设备也无法同时在多个加沙断面之间自由移动，使得其不能满足多向来流来浪来沙的近海涉水工程的模拟试验要求。特别的，针对南海及舟山岛屿整体开发工程，目前尤为缺少一种能完成多向生潮造波加沙，从而准确拟合岛屿整体水动力泥沙环境的动床浑水模型试验装置。

故针对多向来流来浪来沙的近海及造岛工程，需发明一种能多向生潮造波，多断面移动式加沙，循环利用试验水沙，实现潮汐、波浪和泥沙耦合功能的试验装置，以提高试验的可靠性，经济性，为潮流、波浪、泥沙和工程结构物的相互作用，以及水流泥沙基础理论研究提供重要手段。

发明内容

针对现有技术的动床浑水试验装置的不足，本发明提供一种动床浑水模型生潮加沙辅助造波系统及控制方法，该系统能多向生潮造波、多断面加沙，且能循环利用试验水沙，可按照给定的加沙时空过程曲线，实现与潮流波浪同步匹配加沙量的模拟，可综合模拟近海地形和水动力特征，有利于潮汐、波浪和泥沙耦合研究的开展，以及近海及造岛工程的优化设计，能够满足近海涉水工程设计和理论研究的需要。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种动床浑水模型生潮加沙辅助造波系统，包括：波流池子系统，与所述波流池子系统配合使用的波流浑水耦合子系统，

所述的波流池子系统包括：

波流水池、设于波流水池的底部且用于将波流水池中的水体排入地下水库的排水孔、地下水库以及地下水库沉沙池；

所述的波流浑水耦合子系统包括：

与波流池子系统配合使用的多个生潮装置、多个造波装置以及多个加沙装置、用于测量所述波流水池中水属性的量测装置以及控制所述生潮装置、造波装置、加沙装置以及量测装置工作的系统工控机。