[发明专利]一种可控渗流速率的水槽装置和工作方法

说明书

本发明提供了一种可控渗流速率的水槽装置和工作方法,包括：水槽，水槽的内部右端安装有消波板以及垂直安装在水槽内位于其左部的抽板,水槽的底板上固定安装有实验系统。实验系统整体呈斜坡状框架，实验系统前后一分为二，其前部为气囊，其后部为土坡，土坡和气囊中间由隔层分隔开，实验系统上方设置有测量系统。水槽底部的排水孔与气囊两侧的进水孔、出水孔通过软管连接，进水孔的另一端通过软管连接液体缓冲罐，液体缓冲罐设置有水泵，软管上安装有压力传感器和调压阀。通过本发明的技术方案，可以通过控制气囊压力大小，改变切向水流速度，进而达到控制渗流大小的目的。

技术领域

本发明涉及海洋工程地质与水动力学实验领域，具体而言，特别涉及一种可控渗流速率的水槽装置和工作方法。

背景技术

沉积物再悬浮，在是一种在水体内较为普遍的物理现象，一直是现代沉积动力学的研究热点。沉积物再悬浮现象不仅与生态环境的变化，和海洋地貌的演变关系密切，同时影响着海洋工程的建设和能源开采。内孤立波与海底相互作用会引起海床内孔隙水流动。孔隙水的流动导致孔隙水和土骨架之间的运动速度不同，存在相对速度，引起不同大小的渗流，为内部细粒物质提供运移条件。因此，需要探究不同渗流速率下内孤立波对沉积物再悬浮的影响。

水槽是研究沉积物再悬浮的重要设备，但普通水槽难以控制渗流速率，因此需要能提供两种不同的实验条件的水槽，才能够满足模拟不同渗流条件。内孤立波对沉积物再悬浮的影响是常见的现象，目前对其研究较少，限制于普通水槽很难满足量化研究渗流速率的要求。因此，目前亟需一种可以控制渗流速率的水槽装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可控渗流速率的水槽装置和工作方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种可控渗流速率的水槽装置,包括水槽，水槽的内部右端安装有消波板以及垂直安装在水槽内位于其左部的抽板，其中，抽板的左侧为造波区，其右侧为传波区，水槽内为上下层密度分别为 ρ1和 ρ2( ρ1＜ρ2 ) 的两层流体，造波区的下水层高度设为低于传播区的下水层高度，水槽的底板上固定安装有实验系统；

实验系统整体呈斜坡状框架，实验系统前后一分为二，其前部为气囊，其后部为土坡，土坡和气囊中间由隔层分隔开，目的是为了防止产生误差，气囊的顶部和底部分别由上支撑材料和下支撑材料包裹起来，气囊与上支撑材料的接触面有直径比土粒小的孔洞，土坡与上支撑材料的上表面均有土层，上支撑材料上有气孔，隔层底部水槽上有3个排水孔，气囊与水槽、隔层相连一侧分别有3个进水孔与出水口，排水孔、进水孔、出水孔通过软管连接，进水孔的另一端通过软管连接液体缓冲罐，液体缓冲罐设置有水泵，实验系统上方设置有测量系统；测量系统包括ADV流速仪和2个浊度计。

作为优选方案，2个浊度计依次设置在气囊和土坡上方，沉积物再悬浮程度则用悬浮物浓度值来进行描述。

作为优选方案，ADV流速仪的采集频率为每 1 s 获取 2 个流速信息。

作为优选方案，进水孔设置有3个，连接进水孔的软管上安装有压力传感器和调压阀。

一种可以控制渗流速率的水槽装置的工作方法，其特征在于,具体包括以下步骤：

S1:打开水泵的阀门，水经软管进入液体缓冲罐；

S2:根据试验要求，调节调压阀致预设定的压强，控制3个压力传感器压力大小一致，液体通过进水孔进入气囊，从出水孔离开气囊，在气囊中产生一定大小的切向水流速度，改变上方土体的渗流大小；

S3：快速抽出抽板，使其两侧产生压差而激发内孤立波；

S4：记录两个浊度计悬浮物浓度，不断改变调压阀实现多次实验。