[发明专利]河岸冲刷实验系统、振动防堵塞方法及冲刷实验方法

说明书

本发明公开了一种河岸冲刷实验系统，包括水槽，水槽所在地面下方设有地下室，地下室内设有溢流沉淀槽，溢流沉淀槽内前后间隔设有若干溢流挡板；溢流沉淀槽的出水端上部连接有回水管，回水管串联有变频循环泵；水槽底部铺设有沙层；水槽左右两侧分别设有左土层和右土层；水槽的后部设有流量分配板，水槽的前端连接落水斗，落水斗的下端连接有落水管，落水管与溢流沉淀槽相通；流量分配板后方的水槽内设有溢流坝，回水管的末端通入水槽进水腔；水槽后端设有定速进料装置；本发明还公开了相应的振动防堵塞方法及冲刷实验方法。本发明能够进行模拟特定河段的冲刷实验，既提供足够的水流量，又能形成较低的沿岸流速，重复利用水资源和泥沙资源。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及河岸冲刷实验。

背景技术

冲积河流中，河道两岸的土体会逐渐被水流冲走，冲走的形式有多种。比如对于土体不具有粘性的河岸，当岸坡的坡度小于等于泥沙的水下休止角时，河岸边坡保持稳定；当岸坡的坡度大于泥沙的水下休止角时，河岸就会崩塌，从而形成冲刷－崩塌－淤积的循环过程。对于上层土体具有粘性（粘土）而下层土体不具有粘性（非粘性土，沙）的河岸，则下层土体先被冲走，使上层土体形成悬空，然后悬空部分发生崩塌，崩塌下来的土体被冲走。河岸在水流的冲刷下，当达到冲淤平衡时，河岸才会停止后退。

河水中，总体水流量越大，则水运送泥沙的能力就越强；河岸处的水流速越大，对河岸的冲刷作用就越强。河水的泥沙含量越高，淤积作用越明显。因此，在进行冲淤平衡实验时，需要控制河水的流速、含沙量和总体水流量。其中的难点在于模拟河水的流速。实际的河水中，河道中间的水的流速要高于河道两侧的水的流速。又因为模拟的河道要远远窄于实际河道，要达到需要的水流量，就会形成较高的河水流速，模拟出的河岸两侧的水的流速也要明显高于实际流速，难以在提供足够水流量的同时，在河岸两侧模拟实际河道中较缓慢的沿岸水的流速。大幅提高模拟河道的宽度在实践中往往难以做到。

在进行河岸冲刷实验时，需要使用大量的水，并控制水中泥沙的含量以模拟真实河水。如果不能循环利用水，则会造成很大的水资源浪费；由于河岸冲刷实验中，从模拟河道的水槽中流出的水中含有冲刷下来的泥沙，因此从模拟河道的水槽中流出的水中的泥沙含量大于进入水槽中的水中的泥沙含量，如果循环利用水，则不能模拟特定河段中河水的泥沙含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河岸冲刷实验系统，能够进行模拟特定河段的冲刷实验，既提供足够的水流量，又能形成较低的沿岸流速，重复利用水资源和泥沙资源。

为实现上述目的，本发明的河岸冲刷实验系统，包括用于模拟河道的水槽，以水在水槽中的整体流向为前向；

水槽设置在地面上，地面下方设有地下室，地下室内设有溢流沉淀槽，溢流沉淀槽顶端敞口，溢流沉淀槽内前后间隔设有若干溢流挡板，各溢流挡板将溢流沉淀槽分隔成若干沉淀水室；

溢流沉淀槽前端为其进水端且其后端为其出水端，溢流沉淀槽的出水端上部连接有回水管，回水管上串联设有变频循环泵；

水槽底部铺设有用于模拟河床的沙层；水槽的左右两侧分别设有用于模拟河岸的左土层和右土层；水槽的后部设有流量分配板，流量分配板左端插入左土层且右端插入右土层；流量分配板上游侧的水槽形成进水区域，流量分配板下游侧的水槽形成模拟实验区域；

水槽的前端底部连接有上大下小的落水斗，落水斗的顶部与水槽底部相齐平；落水斗的下端连接有落水管，落水管与最前端的沉淀水室相连通；

流量分配板后方的水槽内设有溢流坝，溢流坝的左右两端分别与左土层和右土层相接，溢流坝与其后侧的水槽围成水槽进水腔；回水管的末端通入水槽进水腔并用于向水槽供水；水槽后端上部设有用于向水槽进水腔中注入泥沙的定速进料装置；