有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，它由水槽，水槽支撑系统，水泵动力系统和信号监视装置组成，所述水槽为中空的加长型跑道状环形水槽，所述水槽包括外环水槽壁、内环水槽壁和水槽底面；所述水槽底部设置有水槽支撑系统，所述水槽一侧设置有水泵动力系统，所述水泵动力系统包括动力水泵、所述动力水泵侧壁上表面设置有水泵出水管，所述水泵出水管另一端设置在水槽正上方；所述动力水泵底部设置有水泵进水管，所述水泵进水管另一端与水槽底面连通；本实用新型专利技术的有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置还原自然中河流水流性质，水流作为动力推动砾石搬运。

【技术实现步骤摘要】
有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置
本技术涉及流体力学以及水利工程领域，具体涉及一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置。
技术介绍
圆度是反映碎屑颗粒原始棱角被磨圆的程度的指标，其中砾石的磨圆度包含了大量颗粒沉积的信息。几十年来国内外学者都做了大量的研究工作，探究磨圆度的地质意义，其结果多偏重于砾石达到极圆的搬运距离的研究，对于磨圆度变化规律的认识远远不足，限制了磨圆度在恢复沉积历史中的作用。砾石磨圆规律及磨圆度影响因素的研究，对于研究地质历史时期的沉积环境、物源分析、古地理恢复具有重要的意义。水槽是研究泥沙，水流特性的重要设备，然而近些年国内很少有人使用水槽模拟天然河道水流特性去测量砾石搬运距离与磨圆度之间的变化关系。水槽按形状分类主要可以分为直水槽和环形水槽，其中直水槽由于经费和室内条件限制，难以模拟砾石长距离的搬运。而环形水槽，目前国内外主要使用双向环形水槽来消除横向环流，对于泥沙水动力研究有重大作用；若应用于砾石河流搬运模拟，水流将作为一个刹车作用而并非推动砾石前进。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，其利用环形水槽模拟天然河道水流特性并应用于砾石搬运距离的测试。为实现上述目的，本技术所设计一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，它由水槽，水槽支撑系统，水泵动力系统和信号监视装置组成，所述水槽为中空的加长型跑道状环形水槽，所述水槽包括外环水槽壁、内环水槽壁和水槽底面；所述水槽底部设置有水槽支撑系统，所述水槽一侧设置有水泵动力系统，所述水泵动力系统包括动力水泵、所述动力水泵侧壁上表面设置有水泵出水管，所述水泵出水管另一端设置在水槽正上方；所述动力水泵底部设置有水泵进水管，所述水泵进水管另一端与水槽底面连通；所述信号监视装置包括设置在外环水槽壁内壁上的监视孔和设置在内环水槽壁的内壁上的光电信号接收孔，所述监视孔和光电信号接收孔的另一端均与信号监视器连通。进一步地，所述水槽底面的内表面涂有摩擦系数与待模拟河流底部摩擦系数相同的磨料层。再进一步地，所述磨料层的厚度为0.3～0.5cm。再进一步地，所述动力水泵底部设置有水泵电机中轴，所述动力水泵外表面设置有电机转速控制装置，所述动力水泵下方连接有水泵电机。再进一步地，所述信号监视器包括光电信号发生器和涂料信号接收器，所述监视孔与涂料信号接收器连通，所述光电信号接收孔与信号监视器连通。再进一步地，所述水槽支撑系统包括设置水槽底部用于支撑水槽的支撑板，所述支撑板下方对称设置有2个支架底座，所述支撑板与支架底座间设置有支撑架中轴，所述支撑架中轴中部外表面上对称设置有4个支撑架连接轴承，所述支撑架连接轴承上设置有支撑板支架，所述支撑板支架另一端固定在支撑板底面上。本技术中，为更精确的测量砾石搬运距离，采用图2中信号监视器共同检测砾石搬运圈数。砾石每经过一次监视孔将遮挡一次光电信号，光电信号接收孔记录一次信息。砾石表面涂上特殊磨料，每经过一次监视孔涂料信息接收器也接收一次信息。本技术的有益效果：1)本技术的有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置还原自然中河流水流性质，水流作为动力推动砾石搬运。2)本技术的装置可以精确测量一个或多个砾石的搬运距离。砾石搬运前几公里碰撞和磨损较为剧烈，可用磨料信号接收器检测搬运距离；当砾石达到次圆状时表层磨料基本被磨光，碰撞减少，采用光电信号检测搬运距离比较准确。3)本技术的装置结构简单，可模拟无限长的直流水道和弯道的结合，更接近自然界中曲流河的状态。附图说明图1为本技术加长型环形水槽的结构示意图图2为本技术加长型环形水槽的俯视图图3为本技术加长型环形水槽的剖面图图中，水槽1、支撑板2、支撑板支架3、支撑架连接轴承4、支架底座5、支撑架中轴6、动力水泵7、水泵出水管8、水泵进水管9，水泵电机10、水泵电机中轴11、电机转速控制装置12、外环水槽壁13、内环水槽壁14、监视孔15、信号监视器16、水槽底面17、磨料层17.1、光电信号发生器18、涂料信号接收器19、光电信号接收孔20、导线21。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。如图1～3所示：一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，它由水槽1，水槽支撑系统，水泵动力系统和信号监视装置组成，水槽1为中空的加长型跑道状环形水槽，水槽1包括外环水槽壁13、内环水槽壁14和水槽底面17；水槽底面17的内表面涂有摩擦系数与待模拟河流底部摩擦系数相同的磨料层17.1。磨料层17.1的厚度为0.3～0.5cm。水槽1底部设置有水槽支撑系统，水槽1一侧设置有水泵动力系统，水泵动力系统包括动力水泵7、动力水泵7侧壁上表面设置有水泵出水管8，水泵出水管8另一端设置在水槽1正上方；动力水泵7底部设置有水泵进水管9，水泵进水管9另一端与水槽底面17连通；动力水泵7底部设置有水泵电机中轴11，动力水泵7外表面设置有电机转速控制装置12，动力水泵7下方连接有水泵电机10。所述信号监视装置包括设置在外环水槽壁13内壁上的监视孔15和设置在内环水槽壁的内壁上的光电信号接收孔20，信号监视器16包括光电信号发生器18和涂料信号接收器19，监视孔15与涂料信号接收器19连通，光电信号接收孔20与导线21连通，导线21与信号监视器16连通。水槽支撑系统包括设置水槽底部用于支撑水槽的支撑板2，支撑板2下方对称设置有2个支架底座5，支撑板2与支架底座5间设置有支撑架中轴6，支撑架中轴6中部外表面上对称设置有4个支撑架连接轴承4，支撑架连接轴承4上设置有支撑板支架3，支撑板支架3另一端固定在支撑板2底面上本技术的使用方法：1)首先向水槽1内注入经处理消除有机物的水，打开水泵进水管9和水泵出水管8后打开水泵电机10给予水流一个初速度，增大电机功率使水流速度与某河流水流流速相同，水槽1内形成一个水流的动态平衡；2)将数块适当大小的砾石涂上不同的涂料，打开涂料信号接收器19使其能接受每一块砾石不同的信号。3)将砾石放入水流直流段开始处使其接受水流冲击开始移动，打开光电信号发生器18，由于前几公里砾石磨圆度不同速度不同，相互碰撞剧烈，涂料信号接收器19可测得较精确的搬运圈数。经过数公里的搬运砾石磨圆度变化很快，由棱角状次棱角状变为磨圆状次磨圆状，表面涂料磨碎殆尽，速度差别减小碰撞次数减少，由光电信号可以准确的测量搬运圈数，最终观测不同搬运距离砾石磨圆度的变化。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本技术做出了详尽的描述，但它仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本技术保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，其特征在于：它由水槽(1)，水槽支撑系统，水泵动力系统和信号监视装置组成，所述水槽(1)为中空的加长型跑道状环形水槽，所述水槽(1)包括外环水槽壁(13)、内环水槽壁(14)和水槽底面(17)；所述水槽(1)底部设置有水槽支撑系统，所述水槽(1)一侧设置有水泵动力系统，所述水泵动力系统包括动力水泵(7)、所述动力水泵(7)侧壁上表面设置有水泵出水管(8)，所述水泵出水管(8)另一端设置在水槽(1)正上方；所述动力水泵(7)底部设置有水泵进水管(9)，所述水泵进水管(9)另一端与水槽底面(17)连通；所述信号监视装置包括设置在外环水槽壁(13)内壁上的监视孔(15)和设置在内环水槽壁的内壁上的光电信号接收孔(20)，所述监视孔(15)和光电信号接收孔(20)的另一端均与信号监视器(16)连通。

【技术特征摘要】
1.一种有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，其特征在于：它由水槽(1)，水槽支撑系统，水泵动力系统和信号监视装置组成，所述水槽(1)为中空的加长型跑道状环形水槽，所述水槽(1)包括外环水槽壁(13)、内环水槽壁(14)和水槽底面(17)；所述水槽(1)底部设置有水槽支撑系统，所述水槽(1)一侧设置有水泵动力系统，所述水泵动力系统包括动力水泵(7)、所述动力水泵(7)侧壁上表面设置有水泵出水管(8)，所述水泵出水管(8)另一端设置在水槽(1)正上方；所述动力水泵(7)底部设置有水泵进水管(9)，所述水泵进水管(9)另一端与水槽底面(17)连通；所述信号监视装置包括设置在外环水槽壁(13)内壁上的监视孔(15)和设置在内环水槽壁的内壁上的光电信号接收孔(20)，所述监视孔(15)和光电信号接收孔(20)的另一端均与信号监视器(16)连通。2.根据权利要求1所述有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，其特征在于：所述水槽底面(17)的内表面涂有摩擦系数与待模拟河流底部摩擦系数相同的磨料层(17.1)。3.根据权利要求2所述有效模拟砾石在天然河道中搬运过程的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐，单敬福，柴明锐，陈丹，方伟，林志鹏，谢莉丽，刘博，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42