本发明专利技术提供了一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置及实验方法。所述装置包括水箱、进水装置、调坡装置、实验水槽、植被倒伏角度调节装置和支撑架；进水装置包括扬水泵、静水箱等，所述净水箱一侧壁开口处与实验水槽接通；植被倒伏角度调节装置安装于实验水槽的一外侧壁，调坡装置横置于水箱一侧的顶端，支撑架安装于水箱顶端另一侧，所述净水箱、实验水槽通过调坡装置和支撑架安装于水箱的上方位置。其实验方法是利用圆柱棒模拟植物、通过调节植被倒伏角度调节装置、调坡装置改变模拟植被的倒伏角度及方向、水渠坡度进行倒伏程度对明渠水流特性影响的研究，进而用于研究植被形态变化对河道洪水径流的阻力作用。用。用。
【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置及实验方法
[0001]本专利技术属于流体力学、河流动力学研究
，具体涉及一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置及实验方法。
技术介绍
[0002]目前我国大力推行生态型河道建设，植被在河漫滩甚至主槽的覆盖率大幅度提升，植被不仅是河流生态系统的重要组成部分，更是建设生态型河道的重要标志，植被能抑制泥沙再悬浮，净化水环境，防止水流侵蚀河岸，维持河流系统生态功能稳定，同时植被的存在改变了河道的水流阻力特性，影响水流流速、流量及流态等水力学特性，改变了河槽蓄泄关系，从而使河道汇流过程发生改变，这对河道水流尤其汛期洪水径流的推进具有不容忽视的影响作用。因此研究河道植被对水流的阻力作用，对生态型河流建设、精确预测河道流量过程及水位壅高都具有重要意义。
[0003]植被与水流相互作用时，植物会在水流的动水压力作用下，向下游倒伏，而且会根据水力特性值的变化而调整倒伏幅度，并伴随着不断的振动。目前对植被倒伏与水流动力学要素之间的联系，以及植被不同倒伏状态下的水流阻力研究较少，且存在争议。不多的研究集中在定性分析，定量研究较少。因此有必要进行实验模拟研究植被在不同倒伏程度下的水流阻力变化状况，分析植被倒伏程度与水流阻力作用之间的变化规律，并给出定量关系。
[0004]研究明渠植物在不同倒伏幅度下水流的减阻效应，探索植被倒伏幅度与径流水深、流速、紊动状态之间的作用关系。有助于明渠流过程的精准预报，从而为洪水防治提供价值参考。有助于为植被形态阻力的研究及应用提供理论依据，从而有效缓解坡面水力侵蚀和治理水土流失。
[0005]所以，对于植被倒伏程度对明渠水流特性机理影响研究，要辅以实验模型进行相关的模拟实验。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置。采用的技术方案如下：
[0007]一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，包括水箱、进水装置、调坡装置、实验水槽、植被倒伏角度调节装置和支撑架；
[0008]所述进水装置包括扬水泵、流量控制阀、静水箱、蜂窝状平水板，所述扬水泵安装于水箱内底部一侧，扬水泵与净水箱通过L型输水管连接，所述净水箱一侧壁为上端开口、下端封闭的结构，其开口处与实验水槽接通，中间通过蜂窝状平水板隔开，所述净水箱与实验水槽固定连接；
[0009]所述植被倒伏角度调节装置安装于实验水槽的一外侧壁，所述调坡装置横置于水
箱一侧的顶端，支撑架安装于水箱顶端另一侧，所述净水箱、实验水槽通过调坡装置和支撑架安装于水箱的上方位置。
[0010]优选的，所述水箱、静水箱、实验水槽均为矩形结构，所述实验水槽左右两侧壁为开口结构，所述净水箱与实验水槽接通的侧壁的前后宽度相等，所述蜂窝状平水板的大小与实验水槽左右侧壁的大小相适配。
[0011]优选的，所述水箱前后的宽度大于净水箱、实验水槽的宽度，所述水箱左右的长度大于净水箱、实验水槽的长度。
[0012]优选的，所述调坡装置的中央设置一根可调节高度的支撑柱，所述支撑柱与实验水槽的底板固定连接，所述支撑柱与所述底板连接的点位于底部前后的中心线上。
[0013]优选的，所述L型输水管为可伸缩形变的输水管，所述L型输水管竖直部的顶端连接净水箱底部的进水口并密闭连接，其水平部的末端连接扬水泵；所述L型输水管竖直部的上侧设置流量控制阀。
[0014]优选的，所述实验水槽的顶部设有可滑动的顶板，所述顶板上端面设有均匀分布的圆形透孔，所述顶板两侧设有顶板镶嵌槽，所述实验水槽前后两侧壁的顶端设有水槽镶嵌槽，所述顶板镶嵌槽与水槽镶嵌槽配合使用，实现连接。
[0015]优选的，所述实验水槽的底部铺设有矩形的橡胶垫层，所述橡胶垫层位于实验水槽底部的中间段，其四个角通过固定钉固定在实验水槽的两侧；所述顶板左右两端的长度小于实验水槽的长度，所述橡胶垫层左右两端的长度与所述顶板的长度相等。
[0016]优选的，所述圆形透孔中可插入圆柱棒，所述圆柱棒的底部为针尖状，其穿过所述圆形透孔插入实验水槽底部的橡胶垫层。
[0017]优选的，所述植被倒伏角度调节装置安装于实验水槽的前侧壁，包括手摇式的锯齿转轮、锯齿链、转轮固定部件、测角器、可伸缩的测角针和可旋转的固定扣；
[0018]所述锯齿转轮包括锯齿圆盘、手摇把、转轮固定轴，锯齿转轮通过转轮固定轴安装于实验水槽前侧壁的中间部位、且在顶板的正下方；锯齿圆盘28周边一圈的锯齿可以设置20～30个。
[0019]所述转轮固定部件安装于实验水槽前侧壁的中间部位、锯齿转轮的正下方，其包括转轮固定杆、固定杆连接轴和固定杆镶嵌体，所述固定杆镶嵌体设有与转轮固定杆相适配的凹槽，在凹槽底部设有固定杆连接轴，所述转轮固定杆可以绕着固定杆连接轴向靠近固定杆镶嵌体的方向和/或背离固定杆镶嵌体的方向转动，且转轮固定杆长于固定杆镶嵌体，所述转轮固定杆嵌于固定杆镶嵌体时正好卡于锯齿转轮两个锯齿中间部位；
[0020]所述锯齿链安装于顶板下端面的边缘，与锯齿转轮连接并相扣合；
[0021]所述测角器固定于所述实验水槽前侧壁的一侧底部、且顶板边缘正下方，所述可伸缩的测角针的一端通过可旋转的固定扣固定于测角器的圆心处，另一端通过可旋转的固定扣固定于顶板的侧壁边缘处。
[0022]上述一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置的实验方法，其具体实验步骤为：
[0023]所述圆柱棒垂直穿过圆形透孔插入橡胶垫层，顶板位于橡胶垫层的正上方，测角针垂直于实验水槽的底边，并与圆柱棒平行，所述净水箱、实验水槽水平位于水箱的上方；
[0024]扬水泵将水箱内的水通过流量控制阀输送到静水箱中，静水箱内溢流出来的水通
过蜂窝状平水板进入实验水槽，最后又次汇入水箱，实现整个装置的水循环，通过控制扬水泵的流量控制阀控制水流大小；
[0025]通过调节调坡装置支撑柱的高度，使净水箱、实验水槽呈现不同坡度；
[0026]将转轮固定杆向背离固定杆镶嵌体的方向转动，通过转动手摇式的锯齿转轮带动锯齿链运动实现顶板向左或右侧滑动，使圆柱棒实现模拟植被呈一定角度的均匀倒伏，所述测角针也随着顶板滑动而偏向一定角度，保持与圆柱棒的平行，再将转轮固定杆嵌于固定杆镶嵌体使其固定锯齿转轮，通过测角器读出角度进行观察、记录；
[0027]重复以上操作，改变圆柱棒模拟植被倒伏的角度，进行观察、记录。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0029]本专利技术结构简单，操作方便，利用圆柱棒模拟植物进行实验模拟，所得的实验结果用于研究植被形态变化对河道洪水径流的阻力作用，服务于洪水径流过程的精确预报，因此项目研究在预防洪水灾害，保障人民生命财产安全方面具有重大经济和社会效益。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，包括水箱、进水装置、调坡装置、实验水槽、植被倒伏角度调节装置和支撑架；所述进水装置包括扬水泵、流量控制阀、静水箱、蜂窝状平水板，所述扬水泵安装于水箱内底部一侧，扬水泵与净水箱通过L型输水管连接，所述净水箱一侧壁为上端开口、下端封闭的结构，其开口处与实验水槽接通，中间通过蜂窝状平水板隔开，所述净水箱与实验水槽固定连接；所述植被倒伏角度调节装置安装于实验水槽的一外侧壁，所述调坡装置横置于水箱一侧的顶端，支撑架安装于水箱顶端另一侧，所述净水箱、实验水槽通过调坡装置和支撑架安装于水箱的上方位置。2.根据权利要求1所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述水箱、静水箱、实验水槽均为矩形结构，所述实验水槽左右两侧壁为开口结构，所述净水箱与实验水槽接通的侧壁的前后宽度相等，所述蜂窝状平水板的大小与实验水槽左右侧壁的大小相适配。3.根据权利要求2所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述水箱前后的宽度大于净水箱、实验水槽的宽度，所述水箱左右的长度大于净水箱、实验水槽的长度。4.根据权利要求2所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述调坡装置中央设置一根可调节高度的支撑柱，所述支撑柱与实验水槽的底板固定连接，所述支撑柱与所述底板连接的点位于底部前后的中心线上。5.根据权利要求2所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述L型输水管为可伸缩形变的输水管，所述L型输水管竖直部的顶端连接净水箱底部的进水口并密闭连接，其水平部的末端连接扬水泵；所述L型输水管竖直部的上侧设置流量控制阀。6.根据权利要求2所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述实验水槽的顶部设有可滑动的顶板，所述顶板上端面设有均匀分布的圆形透孔，所述顶板两侧设有顶板镶嵌槽，所述实验水槽前后两侧壁的顶端设有水槽镶嵌槽，所述顶板镶嵌槽与水槽镶嵌槽配合使用，实现连接。7.根据权利要求6所述的一种用于模拟植被倒伏程度对明渠水流特性影响的实验装置，其特征在于，所述实验水槽的底部铺设有矩形的橡胶垫层，所述橡胶垫层位于实验水槽底部的中间段，其四个角通过固定钉固定在实验水槽的两侧；所述顶板左右两端的长度小于实验水槽的长度，所述橡胶垫层左右两端的长度与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张升堂，张景洲，王传涛，马丽君，王雯军，张丽丽，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。