河流演变实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种河流演变实验装置，渗流分离槽设置在水槽内中心位置，渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；水槽的后端设置有渗流出流通道，渗流分离槽的后端设有河流出流通道，渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，集水箱设置在渗流出流通道的下方；循环管路将集水箱的下部与排水室相连；水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，水槽底部后端设有调坡装置；水槽顶端的实验棚内部有吹风机、喷淋管和照明管、图像采集器。本实用新型专利技术的有益效果：可调坡、可模拟光照、降水和吹风、模拟用水可循环利用。

Experimental device for river evolution

The utility model discloses a river evolution experiment device, flow separation tank is arranged in the center position in the water tank, the front flow separation groove is provided with a forebay is communicated with the water inlet pipe, the inlet end is connected to the water tank and the water inlet pipe of the water outlet end extends to the forebay; water tank is arranged at the rear end the seepage flow channel, flow separation groove is arranged at the rear end of the river flow channel, the seepage flow channel is set out below the flow channel in the river; the sand bucket had set out below the outlet of the flow channel in the river, a water tank is arranged below the flow channel in the seepage; circulating pipeline will be set lower and the drainage chamber the water tank is connected at the bottom of the tank; front end is hinged on the support frame at the front end of second, at the bottom of the tank is provided with a slope adjusting device; the top of the tank has shed inside the dryer, spray pipe and tube, lighting map Like a collector. The utility model has the advantages of adjustable slope, simulated light, precipitation and blowing, and the simulated water can be recycled.

【技术实现步骤摘要】
河流演变实验装置
本技术属于水利工程实验装置的，特别涉及一种可模拟光照、降水和吹风的调坡式河流演变实验装置。
技术介绍
室内模型实验是研究实际水利工程问题常用的技术手段，尤其是近年来河流演变模拟方面。自然模型实验法是研究河流发展的一种基本方法，可以在短时期内概化模拟自然河流的长期演变过程。天然河流形态多种多样，利用人工塑造的河流模拟自然界中弯曲、分汊以及游荡型河流的演化发展动力过程及其规律，研究不同水沙及河岸边界条件对演化发展的影响，既有重要的理论价值，又具有较大的实用价值。目前国内外有大量研究者利用实验室内水槽进行河流形态的塑造和模拟。现有对于河流演化发展的研究已有不少成果，但有三方面的不足：一是，多数是模型实在室内建造，装置尺度较大且笨重，水循环系统均是从开挖地下水库取水，占地面积大且灵活性小；二是，未完全考虑渗流损失的影响。部分学者为了减少渗流引起的流量损失，在实验前向河床加水以至泥沙中孔隙水饱和，但这种做法与实际河流演变过程的渗流偏差较大。因为河道渗流是在演变模拟的全过程发生，且随总入流量及河道形态的变化在不断变化。在自然河流演变过程中，渗流损失是很重要的一部分，不容忽视。目前对于河道渗流的研究多局限于区域统计分析，对于河流演变过程中渗流特性及规律的研究仍较少，需要在理论模型及实验过程中详细考虑并计算；三是，对于传统的河工模型实验，河流坡降的调节，为人工开挖，耗时耗力。当需要研究组次较多，频繁调坡时，需要设计一种较为便捷省力的装置。
技术实现思路
本技术针对现有实验研究中存在的不足，提供了一种河流演变实验装置，本技术用于研究天然河流的演变过程中水沙运动机理，河床演变特性，水沙边界及河岸边界条件对河流演变发展的影响，河流演变过程中的渗流特性及规律等。本技术的目的通过以下技术方案实现：河流演变实验装置，包括供水箱、进水管、循环管路、排水管、水泵、调坡结构、集水箱、沉沙过水桶、河流出流通道、渗流出流通道、渗流分离槽、水槽、实验棚、吹风机、喷淋管、照明管、图像采集器、处理系统，进水前池；所述供水箱设置在第一支撑架上，所述水槽设置在第二支撑架上，所述水槽的顶端设有实验棚，实验棚罩在水槽上；所述渗流分离槽设置在所述水槽内中心位置，所述渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，所述进水前池的前端固定在水槽的前侧壁上，所述进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；所述水槽的后端设置有渗流出流通道，所述渗流分离槽的后端设有河流出流通道，所述渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；所述沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，所述集水箱设置在所述渗流出流通道出口处的下方，所述沉沙过水桶设置在所述集水箱的顶端；所述供水箱分为供水室和排水室，所述循环管路将集水箱的下部与排水室相连，所述排水管将所述排水室与集水箱的上部相连；所述水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，所述水槽底部后端设有调坡装置，所述调坡装置采用手摇式螺旋升降器，所述调坡装置包括手轮、底座、丝杠和顶盘，所述手轮带动底座内的第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合连接，第一锥齿轮可带动第二锥齿轮旋转，第二锥齿轮的中心孔与丝杠通过螺纹连接，第二锥齿轮可驱动丝杠升降，丝杠顶端设有顶盘，顶盘可带动水槽底部后端升降，从而调整水槽的坡度；所述实验棚内部的四周设置有吹风机，所述实验棚内部的顶部设置有喷淋管和照明管；所述实验棚的顶部设置有可以调节高度的第三支撑架，第三支撑架的顶部设置有图像采集器，所述图像采集器通过数据线与处理系统相连。而且，所述渗流分离槽的侧壁由四块相互铆接的矩形有机玻璃板构成，所述渗流分离槽的侧壁上均布有渗流圆孔，所述渗流圆孔的直径为0.3cm，所述渗流圆孔的孔间距为0.8cm；所述渗流分离槽的高度为15cm，厚度为4mm；所述渗流分离槽的侧壁内部设置有两层渗流滤网，一层为150目的不锈钢滤网，第二层为200目纱滤网。而且，所述进水前池的材料为有机玻璃，所述进水前池在渗流分离槽的内部设置有进水口，在所述进水口和渗流分离槽接触的位置竖直设置有进口挡水堰，在河流出流通道与渗流分离槽接触的位置竖直设置有出口挡水堰。而且，所述渗流分离槽内铺设实验沙，以模拟河床结构，所述实验沙的厚度大于10cm，且小于或等于渗流分离槽的高度。而且，进水管为U形的有机玻璃管，进水管靠近供水箱一侧的竖直管段上设置有流量控制阀，进水管靠近进水前池一侧的竖直管段上设置有浮子流量计，流量控制阀和浮子流量计之间的进水管的底部设置有小排水管，小排水管的材料为橡胶，小排水管在实验过程中用夹子关闭，当实验结束后，打开夹子，将进水管中的水排空，保持干燥后关闭，避免水流长时间停留管路导致变脏变臭；循环管路为铁管，循环管路上设置有水泵；排水管为螺纹塑料管。而且，所述水槽的高度为25cm。而且，所述集水箱为铸铁材料，厚度为4mm，第一支撑架、第二支撑架和第三支撑架为5cm×5cm的截面为正方形的中空管架，材料为铸铁材料。而且，所述集水箱内部设置有第一滤网，沉沙过水桶内部设置有第二滤网，沉沙过水筒的底部设置有水桶出水口。而且，所述水槽和集水箱的内部和外部涂有油漆。而且，所述供水箱的材料为有机玻璃；供水室的进水口的前侧竖直设置有稳流栅，稳流栅为布满圆孔的竖板结构，起到稳定水流的作用。而且，所述第三支撑架的数量为两个，所述第三支撑架与第二支撑架竖直方向上的距离为2.5m。本技术的有益效果为：本技术使得实验研究更为方便、精确且更能反映实际情况。同时实验工作一方面对于数模计算起到了很好的验证及对比作用，另一方面从短期时间尺度反应长时期河流演变特性，有助于更直观深入地认识自然河流的演化特点及规律并为实际水利规划及河流治理工程提供指导。本技术装置设计过程全面考虑了河工模型实验中各参量，尤其渗流分离槽的设计，将河道渗流的影响考虑其中，同时装置可拆卸，易搬迁，灵活性强。尤其是对河道坡降得调节的改进，很大程度上节约了人力。技术实验装置系统成功将专业
的新仪器，新技术应用其中，做到了先进性。并提高了传统实验的测量精度。附图说明图1为本技术的整体示意图，图2为本技术的部分立体示意图，图3为本技术的水槽和渗流分离槽的俯视图，图4为本技术的水槽和渗流分离槽示意图，图5为本技术的调坡结构的示意图，图6为本技术的沉沙过水桶结构示意图，图7为本技术的渗流分离槽的渗流圆孔的示意图，图8为本技术的实验棚内部的顶部的示意图，图9为本技术的试验装置平面布置图，图10为试验中渗流流量-坡降关系曲线，图11为实验中渗流流量-流量关系曲线图12为实验中RUN3组河流演化过程，图13为实验中河道输沙率变化过程，其中，1为供水箱，1-1为排水室，1-2为供水室，1-3为稳流栅，2为第一支撑架，3为进水管，3-1为流量控制阀，3-2为浮子流量计，3-3为小排水管，4为第二支撑架，5为排水管，6为水泵，7为循环管路，8为调坡结构，8-1为手轮，8-2为底座，8-3为丝杠，8-4为顶盘，9为集水箱，9-1为第一滤网，10为沉沙过水桶，10-1为第二滤网，10-2为水桶出水口，11为渗流出流通道，12为河流出流通道，12-1为出口挡水堰，13渗流分离槽，本文档来自技高网...

【技术保护点】
河流演变实验装置，其特征在于：包括供水箱、进水管、循环管路、排水管、水泵、调坡结构、集水箱、沉沙过水桶、河流出流通道、渗流出流通道、渗流分离槽、水槽、实验棚、吹风机、喷淋管、照明管、图像采集器、处理系统，进水前池；所述供水箱设置在第一支撑架上，所述水槽设置在第二支撑架上，所述水槽的顶端设有实验棚，实验棚罩在水槽上；所述渗流分离槽设置在所述水槽内中心位置，所述渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，所述进水前池的前端固定在水槽的前侧壁上，所述进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；所述水槽的后端设置有渗流出流通道，所述渗流分离槽的后端设有河流出流通道，所述渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；所述沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，所述集水箱设置在所述渗流出流通道出口处的下方，所述沉沙过水桶设置在所述集水箱的顶端；所述供水箱分为供水室和排水室，所述循环管路将集水箱的下部与排水室相连，所述排水管将所述排水室与集水箱的上部相连；所述水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，所述水槽底部后端设有调坡装置，所述调坡装置采用手摇式螺旋升降器，手摇式螺旋升降器可驱动水槽底部后端升降；所述实验棚内部的四周设置有吹风机，所述实验棚内部的顶部设置有喷淋管和照明管；所述实验棚的顶部设置有可以调节高度的第三支撑架，第三支撑架的顶部设置有图像采集器，所述图像采集器通过数据线与处理系统相连。...

【技术特征摘要】
1.河流演变实验装置，其特征在于：包括供水箱、进水管、循环管路、排水管、水泵、调坡结构、集水箱、沉沙过水桶、河流出流通道、渗流出流通道、渗流分离槽、水槽、实验棚、吹风机、喷淋管、照明管、图像采集器、处理系统，进水前池；所述供水箱设置在第一支撑架上，所述水槽设置在第二支撑架上，所述水槽的顶端设有实验棚，实验棚罩在水槽上；所述渗流分离槽设置在所述水槽内中心位置，所述渗流分离槽的前端设有与其相连通的进水前池，所述进水前池的前端固定在水槽的前侧壁上，所述进水管的进水端连接在供水箱上，进水管的出水端延伸至进水前池内；所述水槽的后端设置有渗流出流通道，所述渗流分离槽的后端设有河流出流通道，所述渗流出流通道设置在河流出流通道的正下方；所述沉沙过水桶设置在河流出流通道出口处的下方，所述集水箱设置在所述渗流出流通道出口处的下方，所述沉沙过水桶设置在所述集水箱的顶端；所述供水箱分为供水室和排水室，所述循环管路将集水箱的下部与排水室相连，所述排水管将所述排水室与集水箱的上部相连；所述水槽底部前端铰接在第二支撑架的前端，所述水槽底部后端设有调坡装置，所述调坡装置采用手摇式螺旋升降器，手摇式螺旋升降器可驱动水槽底部后端升降；所述实验棚内部的四周设置有吹风机，所述实验棚内部的顶部设置有喷淋管和照明管；所述实验棚的顶部设置有可以调节高度的第三支撑架，第三支撑架的顶部设置有图像采集器，所述图像采集器通过数据线与处理系统相连。2.如权利要求1所述河流演变实验装置，其特征在于：所述渗流分离槽的侧壁由四块相互铆接的矩形有机玻璃板构成，所述渗流分离槽的侧壁上均布有渗流圆孔，所述渗流圆孔的直径为0.3cm，所述渗流圆孔的孔间距为0.8cm；所述渗流分离槽的高度为15cm，厚度为4mm；所述渗流分离槽的侧壁内部设置有两层渗流滤网，一层为150目的不锈钢滤网，第二层为200目纱滤网。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉川，杨树青，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12