【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利工程，特别涉及一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统。
技术介绍
1、天然河流多为复式河道，河道断面由滩地和主槽两部分构成，滩地和主槽水流之间的动量交换使得复式河道在流速分布、水流阻力、紊动强度和床面剪切应力分布等方面与简单断面河道明显不同，其对河道的泥沙输移、污染物扩散、河床演变等会产生明显影响。加强复式河道水力特性研究不仅在河床复杂演变，而且在防洪工程设计及洪水风险管理上均具有重大意义。
2、物理模型试验可以很好的表现出原型河道的一些水流特性，因此得到了众多研究者青睐，将其作为复式河道水力特性研究的常用方法。在物理模型试验中，常在一个较大的矩形水槽内修建复式河道，即整体水槽呈现出前半段为简单矩形断面河道后半段为复式河道的形式。复式河道内滩地河床明显高于主槽，加之滩地河床糙率一般要大于主槽，因此滩地平均流速要明显小于纵向流速。而在试验过程中水槽前段矩形断面内一般情况下流速沿横向可以认为是接近均匀分布，水流在由矩形断面河道进入复式河道的过程中会存在一定的渐变过程。进入滩地的流速逐渐减小，而进入主槽的流速逐渐增大，最终达到一个动态平衡，这就需要一个足够长的调整距离来实现，因此试验水槽必须要足够长才可以实现这个过程。
3、天然情况下，在汛期时，滩地河道与主槽河道水深和流速均比较大，两河道流量比值接近1:1；而在枯水期，滩地河道水深和流速均较小，滩地河道流量和主槽河道流量的比值则比较小，极端条件下可能为零。在物理模型试验中，如何精确控制滩地河道与主槽河道中的流量比，并实现不同范围的流量比来模
4、同时，在开展物理模型试验时，往往受限于场地和经费额度，水槽可能无法保证足够的调整长度，尤其对于宽深比较大的复式河道。同时，实际试验过程中，同一水槽可能存在多个研究团队共同排队使用情况，水槽的有效利用直接决定了不同研究团队的试验进度。同时试验开展效率受模型宽度和参与试验人数影响，在有限资源条件下提高试验效率就显得尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的就在于提供一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，本专利技术操作方便，可有效缩短水流由矩形河道进入复式河道的调整距离，使得可在较短水槽内开展复式河道模型试验，从而能减少模型占地面积、节省试验资源；同时还能实现滩地河道和主槽河道上大范围流量比的调整，实现一个人完成试验的调试和测量工作，提高试验效率和节省人力资源。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，包括矩形水槽，在水槽内设有分流板，所述分流板沿水槽纵向设置以将分流板对应段以及分流板下游对应的水槽分成滩地河道和主槽河道，所述滩地河道底部比主槽河道底部高，主槽河道底部与水槽底部平齐；在滩地河道入口端设有第一流量调节单元，用于调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比；在分流板下游端设有流速测量单元，用于测量分流板下游端对应的滩地河道和主槽河道内水流的流速。
4、所述第一流量调节单元和流速测量单元与控制单元连接，以通过控制单元控制第一流量调节单元和流速测量单元，并获取流速测量单元的测量数据。
5、进一步地，在主槽河道入口端设有第二流量调节单元，以和第一流量调节单元配合，共同调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比，第二流量调节单元与控制单元连接。
6、进一步地，所述滩地河道入口端对应的滩地河道底部与水槽底部弧形过渡衔接，以在水槽底部形成弧形过渡段，所述第一流量调节单元设于弧形过渡段下游。
7、进一步地，所述第一流量调节单元和第二流量调节单元均包括矩形框架、第一孔板和第二孔板，所述矩形框架由两竖直设置的竖板和两水平设置的横板合围而成，矩形框架宽度与对应河道宽度对应，第一孔板和第二孔板上均分布有若干过水孔且第一孔板和第二孔板平行设置，第二孔板固定设置在矩形框架内且第二孔板下端与矩形框架下侧横板对应连接，所述第一孔板位于第二孔板上游侧且通过第一升降机构可升降设置在矩形框架内，便于通过升降第一孔板调节水流进入对应河道的流量，所述第一流量调节单元和第二流量调节单元的第一升降机构均与控制单元连接。
8、进一步地，所述第一升降机构包括第一螺杆和第一电机，所述第一电机设置在矩形框架上且与控制单元连接；在矩形框架上侧横板上设有第一通孔，并在第一通孔下方对应的第一孔板上竖直设有与第一螺杆对应的第一套筒，第一套筒设有与第一螺杆螺合的内螺纹，第一螺杆上端与第一电机连接，第一螺杆下端从上竖直向下依次穿过第一通孔和第一套筒，便于控制第一电机实现第一孔板升降。
9、进一步地，矩形框架两竖板内壁竖直设有导向块，第一孔板两侧分别具有与两导向块对应的凹槽，导向块嵌入凹槽内，便于第一孔板沿导向块竖直升降。
10、进一步地，第一流量调节单元和第二流量调节单元下游端均设有导流单元，便于经流量调节单元后的水体在导流单元作用下平稳进入滩地河道和主槽河道，且所述分流板下游端位于导流单元下游。
11、进一步地，所述导流单元包括导流格栅和导流块体，导流格栅和导流块体沿水流方向依次设置，且所述导流格栅和导流块体的宽度均与对应河道对应，所述导流块体内设有若干导流通道，所有导流通道沿对应河道纵向设置且均匀分布。
12、进一步地，所述流速测量单元包括流速仪、支撑梁、第二升降机构、横向移动机构和纵向移动机构，所述支撑梁沿水槽横向水平设置且支撑梁两端支撑设置在水槽两槽壁上并通过纵向移动机构可沿水槽纵向移动，所述横向移动机构设置在支撑梁上，所述第二升降机构设置在横向移动机构上，便于带动第二升降机构沿水槽横向移动，所述流速仪设置在第二升降机构上，便于通过第二升降机构带动流速仪升降；所述流速仪、第二升降机构、横向移动机构和纵向移动机构均与控制单元连接。
13、进一步地，所述纵向移动机构包括两个纵向导轨和两个齿条，两个纵向导轨和两个齿条沿水槽纵向设置，两个纵向导轨和两个齿条一一对应设置在水槽两槽壁顶端，支撑梁两端下方设有与两个纵向导轨一一对应的纵向滑槽，支撑梁两端均水平设有传动杆，两传动杆可转动设置在支撑梁上，且两传动杆上均套设有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮通过皮带与第二电机连接，第二齿轮尺寸大于第一齿轮且与对应的齿条啮合，便于第二齿轮转动带动支撑梁沿水槽纵向移动。
14、所述横向移动机构包括支撑块、第三电机、第二螺杆和设置在支撑梁上方且沿支撑梁纵向设置的横向导轨，所述支撑块上设有与横向导轨对应的横向滑槽，所述第二螺杆水平设置，支撑块上设有第二套筒，第二套筒设有与第二螺杆螺合的内螺纹，第二螺杆一端与第三电机连接，另一端穿过第二套筒，便于带动支撑块沿横向导轨水平移动。
15、所述第二升降机构包括第四电机、第三螺杆和第三套筒，第四电机设置在支撑块上，第三螺杆竖直设置，第三套筒设有与第三螺杆螺合的内螺纹，第三螺杆上端与第四电机连接，另一端穿过第三套筒，所述流速仪固定在第三套筒上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，包括矩形水槽，其特征在于，在水槽内设有分流板，所述分流板沿水槽纵向设置以将分流板对应段以及分流板下游对应的水槽分成滩地河道和主槽河道，所述滩地河道底部比主槽河道底部高，主槽河道底部与水槽底部平齐；在滩地河道入口端设有第一流量调节单元，用于调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比；在分流板下游端设有流速测量单元，用于测量分流板下游端对应的滩地河道和主槽河道内水流的流速；
2.根据权利要求1所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，在主槽河道入口端设有第二流量调节单元，以和第一流量调节单元配合，共同调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比，第二流量调节单元与控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述滩地河道入口端对应的滩地河道底部与水槽底部弧形过渡衔接，以在水槽底部形成弧形过渡段，所述第一流量调节单元设于弧形过渡段下游。
4.根据权利要求2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述第一流量调节单元和第二流量调
5.根据权利要求4所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述第一升降机构包括第一螺杆和第一电机，所述第一电机设置在矩形框架上且与控制单元连接；在矩形框架上侧横板上设有第一通孔，并在第一通孔下方对应的第一孔板上竖直设有与第一螺杆对应的第一套筒，第一套筒设有与第一螺杆螺合的内螺纹，第一螺杆上端与第一电机连接，第一螺杆下端从上竖直向下依次穿过第一通孔和第一套筒，便于控制第一电机实现第一孔板升降。
6.根据权利要求5所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，矩形框架两竖板内壁竖直设有导向块，第一孔板两侧分别具有与两导向块对应的凹槽，导向块嵌入凹槽内，便于第一孔板沿导向块竖直升降。
7.根据权利要求2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，第一流量调节单元和第二流量调节单元下游端均设有导流单元，便于经流量调节单元后的水体在导流单元作用下平稳进入滩地河道和主槽河道，且所述分流板下游端位于导流单元下游。
8.根据权利要求7所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述导流单元包括导流格栅和导流块体，导流格栅和导流块体沿水流方向依次设置，且所述导流格栅和导流块体的宽度均与对应河道对应，所述导流块体内设有若干导流通道，所有导流通道沿对应河道纵向设置且均匀分布。
9.根据权利要求1或2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述流速测量单元包括流速仪、支撑梁、第二升降机构、横向移动机构和纵向移动机构，所述支撑梁沿水槽横向水平设置且支撑梁两端支撑设置在水槽两槽壁上并通过纵向移动机构可沿水槽纵向移动，所述横向移动机构设置在支撑梁上，所述第二升降机构设置在横向移动机构上，便于带动第二升降机构沿水槽横向移动，所述流速仪设置在第二升降机构上，便于通过第二升降机构带动流速仪升降；所述流速仪、第二升降机构、横向移动机构和纵向移动机构均与控制单元连接。
10.根据权利要求9所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述纵向移动机构包括两个纵向导轨和两个齿条，两个纵向导轨和两个齿条沿水槽纵向设置，两个纵向导轨和两个齿条一一对应设置在水槽两槽壁顶端，支撑梁两端下方设有与两个纵向导轨一一对应的纵向滑槽，支撑梁两端均水平设有传动杆，两传动杆可转动设置在支撑梁上，且两传动杆上均套设有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮通过皮带与第二电机连接，第二齿轮尺寸大于第一齿轮且与对应的齿条啮合，便于第二齿轮转动带动支撑梁沿水槽纵向移动；
...【技术特征摘要】
1.一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，包括矩形水槽，其特征在于，在水槽内设有分流板，所述分流板沿水槽纵向设置以将分流板对应段以及分流板下游对应的水槽分成滩地河道和主槽河道，所述滩地河道底部比主槽河道底部高，主槽河道底部与水槽底部平齐；在滩地河道入口端设有第一流量调节单元，用于调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比；在分流板下游端设有流速测量单元，用于测量分流板下游端对应的滩地河道和主槽河道内水流的流速；
2.根据权利要求1所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，在主槽河道入口端设有第二流量调节单元，以和第一流量调节单元配合，共同调节水流进入滩地河道和主槽河道的流量比，第二流量调节单元与控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述滩地河道入口端对应的滩地河道底部与水槽底部弧形过渡衔接，以在水槽底部形成弧形过渡段，所述第一流量调节单元设于弧形过渡段下游。
4.根据权利要求2所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述第一流量调节单元和第二流量调节单元均包括矩形框架、第一孔板和第二孔板，所述矩形框架由两竖直设置的竖板和两水平设置的横板合围而成，矩形框架宽度与对应河道宽度对应，第一孔板和第二孔板上均分布有若干过水孔且第一孔板和第二孔板平行设置，第二孔板固定设置在矩形框架内且第二孔板下端与矩形框架下侧横板对应连接，所述第一孔板位于第二孔板上游侧且通过第一升降机构可升降设置在矩形框架内，便于通过升降第一孔板调节水流进入对应河道的流量，所述第一流量调节单元和第二流量调节单元的第一升降机构均与控制单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种水利工程模型试验河道流量自动分配系统，其特征在于，所述第一升降机构包括第一螺杆和第一电机，所述第一电机设置在矩形框架上且与控制单元连接；在矩形框架上侧横板上设有第一通孔，并在第一通孔下方对应的第一孔板上竖直设有与第一螺杆对应的第一套筒，第一套筒设有与第一螺杆螺合的内螺纹，第一螺杆上端与第一电机连接，第一螺杆下端从上竖直向下依次穿过...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞昌，刘奇，袁浩，夏春华，郭婷婷，詹蝶，何小泷，孙倩，谢春航，李勃，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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