[发明专利]一种辫状河流物理仿真试验系统

说明书

本发明涉及一种辫状河流物理仿真试验系统，包括由水槽窄段和水槽宽段构成的水槽，水槽左侧自右向左依次设置平水池，导管，闸阀和流量计；水槽右侧自左向右依次设置沉砂池，输水导管和出水池；水槽底部设固定支架，水槽窄段和水槽宽段相接处设突扩角调节板，水槽窄段上方设加沙器，水槽上面两侧设纵向轨道，横向轨道上设测试仪，沉沙池后设出水口高程调节装置，试验系统上方安装摄像头。本发明物理仿真试验系统结构简单，操作方便：通过该试验系统成功模拟了不同形态、不同因素导致的辫状河流的形成过程；对探究、分析与研究山区河流发育过程中辫状河流形成机理以及辫状河流中生源物质随泥沙滞留与启动的规律提供了可靠性和准确性。

技术领域

本发明涉及一种水利水电工程试验系统，特别涉及水环境保护技术中一种适用于山区河道的辫状河流物理仿真试验系统，属于水利水电工程设施领域。

背景技术

在山区河道中，常常出现峡谷段河道与宽谷段河道交替出现的现象，例如雅鲁藏布江妥峡峡谷段与下游宽谷段相接处即拉萨河汇口处，当河道中的携沙水流从峡谷段进入宽谷段时，河道变宽，横向约束变小，水流开始向平面两侧展开，导致水流的速度减小，泥沙大量淤积，在不同大小水流量洪水交替作用下，宽谷段河床不断发生冲刷与淤积，使得辫状河流发育及吸附在泥沙上的生源物质如氮、磷等也随之迁移输运或者滞留。

研究辫状河流的形成机理对国民经济建设、人民生活和环境保护等方面有着十分重要的作用。首先，国内外对于河型划分问题一直存在争议，对辫状河流机理的研究有助于对其形成因素进行进一步的分析与研究，以解决河型归属问题；其次，辫状河流的发育伴随着大量泥沙的淤积及冲刷，这意味着附着在泥沙颗粒上的生源物质也随之滞留和启动，而生源物质对水环境和水生生物有着至关重要的作用，因此对其在辫状河流中的迁移转化显得尤为重要；另外，辫状河流可阻碍航运，其特征表现为弯曲和水深浅，在进行航道整治时由于缺乏对这类复杂河流的水流、泥沙特性的认识与了解，而给碍航问题的解决带来了巨大的困难，这些都是辫状河流研究的热点和难点问题。

针对上述这些问题，国内外对于河床演变已经给出多种研究方法和研究模型，但大多数用于研究弯曲型、游荡型和分汊型河流，而对于辫状河流研究较少，且大多是针对辫状三角洲；在生源物质与泥沙关系的研究中，大量的实验均针对泥沙对氮磷等物质的吸附解吸，例如一种动态模拟泥沙对污染物的迁移扩散过程的水工模型（赵连军等，2015，申请公布号CN105178243A），而该水工模型却忽略了水沙条件的变化对生源物质与泥沙关系的宏观影响，特别是在辫状河流这种特殊且复杂的河流中，泥沙的滞留与启动反复出现，特别在时间和空间上变化非常强烈。因此，为探究山区河流发育过程中形成的辫状河流的形成机理以及辫状河流中生源物质随泥沙滞留与启动的规律，经课题组探索研究设计一种适用于山区河道辫状河流物理仿真试验系统，这也正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是针对目前河流模拟研究技术中对辫状河流研究较少的情况，以及已有的水工模型却忽略了水沙条件的变化对生源物质与泥沙关系的影响，提出一种辫状河流物理仿真试验系统。该物理仿真试验系统结构简单，操作方便；且水流从峡谷段进入宽谷段的河道设计符合天然山区河流中辫状河流发育的河道。

为实现本发明的目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。