[发明专利]一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：包括模拟水道、水循环机构、水闸机构、堰体模型、水流监测机构；所述模拟水道包括水道侧壁和水道底板，所述水道底板两侧密封垂直固定有水道侧壁；所述堰体模型安装在水道底板的中间处，所述堰体模型阻碍了水流在模拟水道的通过；所述水闸机构安装在堰体模型的顶部，用于控制水流的通过；所述水循环机构连通模拟水道的两端，用于水流的模拟和回收；所述水流监测机构安装在水闸机构的上游，用于观察水流的流动变化。

2.根据权利要求1所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述模拟水道的水道侧壁和水道底板由塑料制成，其中水道底板在水闸机构与下游的连接处挖设有模拟消力池。

3.根据权利要求1所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述水循环机构包括蓄水池、泵室和回水管道，所述泵室安装在模拟水道的上游端口处，所述回水管道一端安装在模拟水道的下游端口处，所述回水管道另一端安装在泵室的回水口，所述泵室出水口朝向模拟水道的上游端口。

4.根据权利要求3所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述泵室内安装有喷水泵和回水泵，所述喷水泵的进水口接通蓄水池的底部，所述喷水泵的出水口连通泵室出水口；所述回水泵的进水口连通泵室的回水口，所述回水泵的出水口连通蓄水池的顶部。

5.根据权利要求4所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述喷水泵的的出水口的宽度与水道底板的宽度之比为λ，其中λ的取值范围在0.6-0.9。

6.根据权利要求1所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述水闸机构包括中墩、边墩和水闸，所述边墩对称安装在两边的水道侧壁上，所述中墩安装在边墩中间，所述水闸安装在两个边墩之间，所述水闸两端安装有升降机，所述升降机用于升降水闸。

7.根据权利要求1所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述水流监测机构包括针管和漏斗，所述漏斗中部设有挡板，所述挡板将漏斗水平横跨在模拟水道上，所述漏斗底部连通有针管。

8.根据权利要求7所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述针管顶部与漏斗底部连通，所述针管一分为三跟相同的针管，三根针管之间等距且彼此连通；所述针管在上、中、下部分别均匀开设有孔洞。

9.根据权利要求1所述的一种闸堰泄流模拟实验装置，其特征在于：所述堰体模型顶部宽度与堰上水头高度之比β分别有三种类型，β＜0.67、0.67＜β＜2.5、2.5＜β＜10；堰上水头的高度一定，堰体模型根据β值分别有薄壁堰、实用堰、宽顶堰三种模型。

10.根据权利要求1-9所述的一种闸堰泄流模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，装配各组件，连接各自线路，检查设备完整性，关闭所有水泵，蓄水池内装满水；

第二步，选择堰体模型，包括，薄壁堰，实用堰，宽顶堰；

第三步，打开水泵向模拟水道内注水，直至堰上水头高度达到设计位置；

第四步，升起水闸，水闸升起高度根据试验需求分别水闸部分脱离水面和水闸完全脱离水面；

第五步，向漏斗内倒入有色液态颜料，观察颜料从针管流出后，随水流的变化，并拍摄记录；

第六步，使用水流测速设备对堰体模型的上游水流速度和下游水流速度分别进行测速，并通过控制喷水泵的工作状态达到上游水流速度的实验要求；

第七步，数据整理，得出不同类型堰体模型分别在不同上游水流速度的条件下，水流在模拟水道内的流动状态。