模拟漫顶溃决的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模拟漫顶溃决的试验装置及试验方法，本发明专利技术的模拟漫顶溃决的试验装置包括模型箱、沉渣池、供水箱，以及引水单元和数据采集单元；于模型箱内设有坝体模型，于模型箱相对于坝体模型背水面的一端形成有排水口；沉渣池与排水口连通，并于沉渣池的一端构造有量水构筑物；供水箱位于模型箱的另一端，于其顶部形成有溢水口；储水池与量水构筑物连通，而引水单元构成储水池中的水向供水箱内的输送；数据采集单元包括设于坝体模型周边的图像采集装置，以及设于引冲槽处的流速检测装置。本发明专利技术的模拟漫顶溃决的试验装置，不仅可以准确真实地反映坝体实物的溃决机理、溃口的发展过程；同时，也可实现循环水对供水箱的持续供水而节约水资源。

【技术实现步骤摘要】
模拟漫顶溃决的试验装置及试验方法
本专利技术涉及土工试验装置
，特别涉及一种模拟漫顶溃决的试验装置，同时，本专利技术还涉及一种该试验装置的试验方法。
技术介绍
水利工程是关乎人民生命安全和国家财产安全的重要工程，水库大坝在发挥重要作用的同时也存在溃决的风险，为了更好的设计水利工程并深入研究溃坝机理，对土石坝、堤防及边坡的坡面冲刷破坏的试验必不可少。目前，对于土石坝、堤防工程漫顶溃决的试验主要包括室内小尺度的试验模型试验和在室外进行的原位溃坝试验。因室内的溃坝试验模型与实际坝体差别较大，致使试验所测得的溃口流量及坝体的变化过程不准确，无法真实反映实际坝体的变化情况。而在室外进行的原位溃坝试验所需的试验费用较高且耗时较长，同时也不易控制试验过程。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种模拟漫顶溃决的试验装置，以提高试验结果的准确性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种模拟漫顶溃决的试验装置，包括：模型箱，于所述模型箱内设有顶部构造有引冲槽的坝体模型，于所述模型箱相对于所述坝体模型背水面的一端形成有排水口；沉渣池，与所述排水口连通，并于所述沉渣池的一端构造有量水构筑物；供水箱，相对于所述排水口，位于所述模型箱的另一端，于所述供水箱的顶部形成有供水流溢出至所述模型箱的溢水口；储水池，与所述量水构筑物连通，以承纳所述沉渣池流出的水流；引水单元，连通于所述储水池与所述供水箱之间，以构成所述储水池中的水向所述供水箱内的输送；数据采集单元，包括设置于所述坝体模型周边的图像采集装置，以及设置于所述引冲槽处的流速检测装置。进一步的，所述模型箱的两相对侧为透明板。进一步的，所述引水单元包括连通于所述储水池与所述供水箱之间的输水管，以及串联于所述输水管上的水泵和流量计，还包括与所述水泵联接的变频器。进一步的，所述输水管包括主管，连接于所述主管的两端、并分别位于所述储水池内的进水管和位于所述供水箱内的出水管，所述出水管为与所述主管并联且并排布置的多个。进一步的，所述出水管竖直布置于所述主管上，并于所述出水管的自由端构造有面向所述供水箱的底部、并与所述供水箱的底部间隔布置的出水口。进一步的，于所述溢水口处构造有向所述模型箱下倾设置的导流板。进一步的，所述量水构筑物为形成于所述沉渣池侧壁上的三角形缺口堰。进一步的，所述三角形缺口堰的缺口夹角为90°。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术所述的模拟漫顶溃决的试验装置，通过采用小比尺的试验模型不仅可以准确真实地反映坝体实物的溃决机理、溃口的发展过程及其影响因素；同时，将量水构筑物与储水池连通设置，可实现循环水对供水箱的持续供水而节约水资源，而设置的数据采集单元则有助于采集多个角度的变化数据而能够提高试验结果的准确性；此外，本试验装置还可以进行堤防、边坡漫顶冲刷等试验，并可以多次重复利用而节约试验成本。本专利技术的另一目的在于提出一种模拟漫顶溃决的试验方法，包括以下步骤：a、在模型箱内堆筑坝体模型；b、开启流速仪及图像采集装置；c、启动引水单元，以将供水池内的水经由供水箱输送到模型箱内；d、通过所述流速仪采集引冲槽处的流速，通过所述图像采集装置记录坝体模型的坡面和坝体模型的变化过程，并通过量水构筑物获取引冲槽处的流量。进一步的，获取步骤d中引冲槽处流量的计算公式其中Ce流量系数，θ为三角形缺口堰的缺口夹角，he为堰顶水头。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例一所述的模拟漫顶溃决的试验装置的结构示意图；图2为图1的纵向剖视图；图3为本专利技术实施例一所述的三角形缺口堰的结构示意图；附图标记说明：1-储水池，2-三角形缺口堰，3-沉渣池，4-摄像头，5-模型箱，51-排水口，6-坝体模型，61-引冲槽，7-流速仪，8-供水箱，81-导流板，9-出水管，10-底座，11-变频器，12-主管，13-进水管，14-水泵。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。实施例一本专利技术涉及一种模拟漫顶溃决的试验装置，在其整体结构上，主要包括模型箱、沉渣池、供水箱，以及引水单元和数据采集单元，其中，于模型箱内设有顶部构造有引冲槽的坝体模型，于模型箱相对于坝体模型背水面的一端形成有排水口；沉渣池与排水口连通，并于沉渣池的一端构造有量水构筑物；而供水箱相对于排水口，位于模型箱的另一端，并于供水箱的顶部形成有供水流溢出至模型箱的溢水口。本专利技术的储水池与量水构筑物连通，以承纳沉渣池流出的水流；而引水单元连通于储水池与供水箱之间，以构成储水池中的水向供水箱内的输送；数据采集单元具体包括设置于坝体模型周边的图像采集装置，以及设置于引冲槽处的流速检测装置。基于如上整体结构，本实施例的模拟漫顶溃决的试验装置的一种示例性结构如图1及图2中所示，基于图2状态下所示，本实施例的储水池1及沉渣池3均位于模型箱5的左端，而供水箱8则位于模型箱5的右端。具体结构上，如图1中所示，本实施例的模型箱5具体被构造成矩形状，且模型箱5的顶部敞口设置，而为了便于模型箱5的水流排出至沉渣池3，模型箱5的左端也敞口设置，且此敞口即构成了前述的排水口51。另外，为了便于观察，模型箱5的两相对侧的观测侧面(也即图1状态下所示的前后侧)由透明的有机玻璃板构成。此外，为了便于前述的沉渣池3及储水池1的设置，于模型箱5的底部设有以支撑该模型箱5的底座10，具体制造时，该底座10可由“H”型钢焊接而成。进一步地，于底座10的底部设有间隔布置的多个调整地脚，以便于调整模型箱5的水平度而提高试验效果。需要说明的是，模型箱5除了被构造成矩形状，也可被构造成五边形、六边形等其他结构形状，此时，模型箱5两侧的观测侧面也宜采用玻璃板制成；另外，模型箱5的左端也可不敞口设置，此时，排水口51可为形成于模型箱5左端面上的局部开口。本实施例中，为了节约空间，前述的供水箱8具体被构造于模型箱5中，并位于模型箱5的右端。且为了便于制造，本实施例中，在模型箱5的右端设有连接于两相对侧的玻璃板之间的分隔板，此玻璃板与模型箱5的右侧板以及两玻璃板即围构成了本实施例的供水箱8。另外，为了保证供水箱8的水流只能向左溢出至模型箱5内，分隔板低于模型箱5的右壁板设置。除此之外外，为了避免供水箱8内溢出到模型箱5的水流直接冲刷坝体模型6，如图1中所示，于分隔板的顶部构造有沿其宽度方向布置、并向模型箱5下倾布置的导流板81。进一步地，该导流板81被构造成弧形板，以缓冲水流向模型箱5内的下流速度。需要说明的是，供水箱8除了在模型箱5的基础上进行构造，也可为单独的箱体，并把该箱体放置于模型箱5的右端即可，此时，也宜于箱体的左壁板上设置上述的导流板81。如图1中所示，本实施例的沉渣池3被构造成与模型箱5具有相同宽度的矩形状，并与模型箱5的排水口51相接设置。且为了提高模型箱5的水流于沉渣池3中的流动速度，沉渣池3低于模型箱5设置，具体地，本实施例的沉渣池3的底部与底座10的底部平齐设置。此外，为了便于加工制造，前述的量水构筑物具体为构造于沉渣池3左侧壁上的三角形缺口堰2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟漫顶溃决的试验装置，其特征在于，包括：模型箱(5)，于所述模型箱(5)内设有顶部构造有引冲槽(61)的坝体模型(6)，于所述模型箱(5)相对于所述坝体模型(6)背水面的一端形成有排水口(51)；沉渣池(3)，与所述排水口(51)连通，并于所述沉渣池(3)的一端构造有量水构筑物；供水箱(8)，相对于所述排水口(51)，位于所述模型箱(5)的另一端，于所述供水箱(8)的顶部形成有供水流溢出至所述模型箱(5)的溢水口；储水池(1)，与所述量水构筑物连通，以承纳所述沉渣池(3)流出的水流；引水单元，连通于所述储水池(1)与所述供水箱(8)之间，以构成所述储水池(1)中的水向所述供水箱(8)内的输送；数据采集单元，包括设置于所述坝体模型(6)周边的图像采集装置，以及设置于所述引冲槽(61)处的流速检测装置。

【技术特征摘要】
1.一种模拟漫顶溃决的试验装置，其特征在于，包括：模型箱(5)，于所述模型箱(5)内设有顶部构造有引冲槽(61)的坝体模型(6)，于所述模型箱(5)相对于所述坝体模型(6)背水面的一端形成有排水口(51)；沉渣池(3)，与所述排水口(51)连通，并于所述沉渣池(3)的一端构造有量水构筑物；供水箱(8)，相对于所述排水口(51)，位于所述模型箱(5)的另一端，于所述供水箱(8)的顶部形成有供水流溢出至所述模型箱(5)的溢水口；储水池(1)，与所述量水构筑物连通，以承纳所述沉渣池(3)流出的水流；引水单元，连通于所述储水池(1)与所述供水箱(8)之间，以构成所述储水池(1)中的水向所述供水箱(8)内的输送；数据采集单元，包括设置于所述坝体模型(6)周边的图像采集装置，以及设置于所述引冲槽(61)处的流速检测装置。2.根据权利要求1所述的模拟漫顶溃决的试验装置，其特征在于：所述模型箱(5)的两相对侧为透明板。3.根据权利要求1所述的模拟漫顶溃决的试验装置，其特征在于：所述引水单元包括连通于所述储水池(1)与所述供水箱(8)之间的输水管，以及串联于所述输水管上的水泵(14)和流量计，还包括与所述水泵(14)联接的变频器(11)。4.根据权利要求3所述的模拟漫顶溃决的试验装置，其特征在于：所述输水管包括主管(12)，连接于所述主管(12)的两端、并分别位于所述储水池(1)内的进水管(13)和位于所述供水箱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：于沭，温彦锋，张守杰，苏安双，杨小川，常俊德，邓刚，李兆宇，于泳，张延亿，樊宏伟，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11