用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及水利試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，提供了用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，潮汐河口泥沙物理模型包括模型河道，模型河道下流具有模型河口，包括清水池、供沙池以及終端裝置，清水池和供沙池均設(shè)有輸出管路，輸出管路匯集后末端設(shè)有加沙管，清水池和供沙池均設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)，加沙管出口處設(shè)有在線(xiàn)濁度計(jì)，在線(xiàn)濁度計(jì)和流量控制結(jié)構(gòu)均由終端裝置控制。本實(shí)用新型中的自動(dòng)加沙裝置，其對(duì)模型河道中的含沙量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從率定曲線(xiàn)加沙量中扣除來(lái)流水中的含沙量，使加沙量滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，提高了實(shí)驗(yàn)精度。而且在不需要加沙的時(shí)候，終端設(shè)備控制水持續(xù)從加沙管的加沙孔流出，可起到避免其堵塞的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及水利試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在研究水流和泥沙運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域中，河流模擬是一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)手段，其中河工模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了河流動(dòng)力學(xué)知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)天然河流或在有水工建筑物的情況下進(jìn)行模擬，以研究實(shí)際河流結(jié)構(gòu)、河床演變、工程方案效果等。
[0003]在河工模型試驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)涉及懸沙加沙問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)率定好的加沙曲線(xiàn)對(duì)河道進(jìn)行加沙，但因模型試驗(yàn)一般采用循環(huán)用水，模型試驗(yàn)達(dá)到一定周期后，來(lái)流方向的水流也具有一定含沙量，如仍按照率定曲線(xiàn)加沙，必將造成加沙量的增加，影響模型試驗(yàn)精度。而且，潮汐河口模型加沙時(shí)，一般對(duì)試驗(yàn)區(qū)的上游河道，落潮時(shí)加沙，漲潮時(shí)不加沙；對(duì)試驗(yàn)區(qū)的下游河道，漲潮時(shí)加沙，落潮時(shí)不加沙，加沙管加沙具有間歇性，其在不加沙時(shí)段中，加沙孔極易堵塞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，旨在解決現(xiàn)有的河工模型試驗(yàn)過(guò)程中，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，含沙量會(huì)超過(guò)預(yù)定值導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)精度下降的問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，所述潮汐河口泥沙物理模型包括模型河道，所述模型河道下流具有模型河口，包括清水池、供沙池以及終端裝置，所述清水池和所述供沙池均設(shè)有輸出管路，所述輸出管路匯集后末端設(shè)有用于為所述模型河道加沙的加沙管，所述清水池和所述供沙池均設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)，所述加沙管出口處設(shè)有用于檢測(cè)含沙量的在線(xiàn)濁度計(jì)，所述在線(xiàn)濁度計(jì)和所述流量控制結(jié)構(gòu)均由所述終端裝置控制。
[0006]進(jìn)一步地，所述輸出管路包括連接于所述清水池的上游供水管和連接于所述供沙池的上游供沙管，所述加沙管包括設(shè)置于所述模型河道上游的上游加沙管，所述上游供水管和所述上游供沙管匯集的管路末端設(shè)有所述上游加沙管，所述上游供水管和所述上游供沙管上分別設(shè)有用于檢測(cè)流量的電磁流量計(jì)。
[0007]進(jìn)一步地，在所述上游加沙管所處河道上游處設(shè)有所述在線(xiàn)濁度計(jì)。
[0008]進(jìn)一步地，所述輸出管路包括分別連接于所述清水池和所述供沙池的下游供水管和下游供沙管，所述加沙管包括設(shè)置于所述模型河口處的下游加沙管，所述下游供水管和所述下游供沙管匯集的管路末端設(shè)有所述下游加沙管，所述下游供水管和所述下游供沙管上分別設(shè)有所述電磁流量計(jì)。
[0009]進(jìn)一步地，在所述下游加沙管所處河道下游處設(shè)有所述在線(xiàn)濁度計(jì)。
[0010]進(jìn)一步地，所述供沙池包括用于混合模型沙的泡沙池、用于提供預(yù)設(shè)濃度泥沙的拌沙池、用于暫存泥沙的加沙池以及具有恒定水位的分沙池，所述泡沙池、所述拌沙池、所述加沙池和所述分沙池依次通過(guò)單向污水栗轉(zhuǎn)運(yùn)泥沙，所述分沙池設(shè)有所述輸出管路。
[0011]進(jìn)一步地，所述拌沙池、所述加沙池和所述分沙池均設(shè)有攪拌器。
[0012]進(jìn)一步地，所述分沙池和所述加沙池之間設(shè)有用于回流含沙水的泥水溢流口。
[0013]進(jìn)一步地，所述清水池包括蓄水池和具有恒定水位的加水池，所述蓄水池和所述加水池之間設(shè)有清水溢流口，所述加水池上設(shè)有所述輸出管路。
[0014]進(jìn)一步地，所述流量控制結(jié)構(gòu)包括單向水栗和用于控制所述單向水栗的變頻控制器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其對(duì)模型河道中的含沙量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從率定曲線(xiàn)加沙量中扣除來(lái)流水中的含沙量，并按照計(jì)算結(jié)果對(duì)模型河道進(jìn)行加沙，使加沙量滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，提高了實(shí)驗(yàn)精度。而且在不需要加沙的時(shí)候，終端設(shè)備控制水持續(xù)從加沙管的加沙孔流出，可起到避免其堵塞的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1中A處的局部放大示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置的終端裝置控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0020]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“長(zhǎng)度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0021]在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0022]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0023]以下結(jié)合具體附圖對(duì)本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0024]如圖1至圖3所示，潮汐河口泥沙物理模型包括模型河道2、模擬海區(qū)22和模擬水池23，模型河道2的下流通過(guò)模型河口 21輸出水流和泥沙進(jìn)入模擬海區(qū)22，模擬海區(qū)22通過(guò)雙向水栗和模擬水池23實(shí)現(xiàn)交流，模擬水池23通過(guò)管路向模型河道2的上流提供回流水，使水在整個(gè)潮汐河口泥沙物理模型中循環(huán)。本實(shí)施例中提供用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，主要包括清水池12、供沙池11以及終端裝置15幾個(gè)部分。
[0025]清水池12和供沙池11均設(shè)有輸出管路13，分別連接至清水池12和供沙池11的兩輸出管路13匯集成為一條管路，在末端設(shè)有用于為模型河道2加沙的加沙管14。清水和泥沙分別從兩條輸出管路13中流出并匯集，最后進(jìn)入加沙管14。加沙管14深入模型河道2中，其設(shè)有多個(gè)加沙孔，通過(guò)加沙孔將泥沙和水加入模型河道2中，完成加沙。
[0026]清水池12和供沙池11連接至輸出管路13處均設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)152，在加沙管14出口處設(shè)有用于檢測(cè)含沙量的在線(xiàn)濁度計(jì)151，在線(xiàn)濁度計(jì)151和流量控制結(jié)構(gòu)152均由終端裝置15控制。終端裝置15通過(guò)在線(xiàn)濁度計(jì)151采集的含沙數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，從而通過(guò)流量控制結(jié)構(gòu)152控制清水和泥沙的供給量，調(diào)節(jié)含沙數(shù)據(jù)使其滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。
[0027]在采用潮汐河口泥沙物理模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果未采用本實(shí)施例中的自動(dòng)加沙裝置，由于水流循環(huán)，從模擬水池23回流至模型河道2上游的清水中攜帶了一定量的泥沙，這部分水進(jìn)入模型河道2后，如果加沙管14按照率定曲線(xiàn)加沙，水中的含沙量會(huì)大于加沙管14加入的沙量，與試驗(yàn)要求出現(xiàn)偏差。而采用了自動(dòng)加沙裝置后，在線(xiàn)濁度計(jì)151可實(shí)時(shí)采集含沙數(shù)據(jù)傳送至終端裝置15，終端裝置15根據(jù)采集的含沙量數(shù)據(jù)和下一時(shí)刻實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷睦碚摷由沉浚?jì)算出模型實(shí)際需要的加沙量，該加沙量扣除了來(lái)流水中的含沙量，其小于加沙管14原預(yù)定加沙量，終端裝置15控制流量控制結(jié)構(gòu)152，使供沙池11按照計(jì)算值輸出的泥沙量，從而排除了回流清水所攜帶的泥沙帶來(lái)的干擾，避免出現(xiàn)偏差，保證懸沙模型試驗(yàn)對(duì)泥沙濃度場(chǎng)模擬相似。
[0028]在不需要加沙的階段，終端裝置15控制供沙池11停止輸出泥沙，清水池12持續(xù)輸出清水，使得在加沙管14內(nèi)有持續(xù)的水流經(jīng)加沙孔，避免加沙孔阻塞。
[0029]根據(jù)上述的工作原理可知，本實(shí)施例中用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其采用終端裝置15計(jì)算修正加沙量的方式，排除了來(lái)流水中攜帶泥沙對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母蓴_，并且可實(shí)時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算并自動(dòng)控制加沙，保證懸沙模型試驗(yàn)對(duì)泥沙濃度場(chǎng)模擬相似，而且還能避免加沙孔阻塞。
[0030]如圖1至圖3所示，輸出管路13包括連接于清水池12上游供水管131和連接于供沙池11的上游供沙管132，加沙管14包括設(shè)置于模型河道2上游的上游加沙管14，上游加沙管14設(shè)置在上游供水管131和上游供沙管132匯集后形成的管路的末端，在上游供水管131和上游供沙管132上還分別設(shè)有用于檢測(cè)流量的電磁流量計(jì)153，清水池12連接上游供水管131處以及供沙池11連接上游供沙管132處均設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)152。上游加沙管14用于為模型河道2的上游加沙，分設(shè)在上游供水管131和上游供沙管132上的兩電磁流量計(jì)153可分別采集水流和泥沙的流量，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端裝置15內(nèi)，作為終端裝置15計(jì)算供沙量的參考數(shù)據(jù)。
[0031]在上游加沙管141所處河道上游處，設(shè)有在線(xiàn)濁度計(jì)151，該在線(xiàn)濁度計(jì)151用于采集來(lái)流方向水流的含沙量，作為上游加沙管141的加沙數(shù)據(jù)計(jì)算參考。
[0032]輸出管路13還包括分別連接于清水池12和供沙池11的下游供水管133和下游供沙管134，加沙管14包括設(shè)置于模型河口處的下游加沙管14，下游加沙管14設(shè)置在下游供水管133和下游供沙管134匯集形成的管路的末端，下游供水管133和下游供沙管134上分別設(shè)有電磁流量計(jì)153，清水池12連接下游供水管133處以及供沙池11連接下游供沙管134處也各設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)152。下游供水管133和下游供沙管134可為下游加沙管142提供泥沙和水，其與上游供水管131和上游供沙管132相對(duì)獨(dú)立，使上游加沙管141和下游加沙管142可以分別獨(dú)立控制加沙量，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的加沙需求。
[0033]在下游加沙管142所處河道下游處，設(shè)有在線(xiàn)濁度計(jì)151，該在線(xiàn)濁度計(jì)151用于采集模型河道2的模型河口 21處的含沙量，即流入模擬海區(qū)22的實(shí)際含沙量，作為上游加沙管141和下游加沙管142的加沙數(shù)據(jù)計(jì)算參考。
[0034]根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程可知，終端裝置15接受到的數(shù)據(jù)包括分別來(lái)自上游供水管131和下游供水管133的各自供水流量數(shù)據(jù)、分別來(lái)自上游供沙管132和下游供沙管134的各自供沙流量數(shù)據(jù)、模型河道2上游處的含沙量以及模型河口處的含沙量，終端裝置15根據(jù)預(yù)設(shè)的軟件、數(shù)據(jù)，結(jié)合上述的數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出實(shí)際需要加沙的數(shù)據(jù)，并通過(guò)該數(shù)據(jù)分別控制上游加沙管141和下游加沙管142的加沙量，以提高懸沙模型試驗(yàn)對(duì)實(shí)際泥沙濃度場(chǎng)模擬的相似度，并且能在試驗(yàn)中實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)模型河道2上下游的供沙量，排除外界干擾。
[0035]本實(shí)施例中的流量控制結(jié)構(gòu)152包括單向水栗1521和變頻控制器1522，變頻控制器1522可在終端裝置15的控制下改變頻率從而控制單向水栗1521的功率，從而改變相關(guān)流量。
[0036]如圖1所示，本實(shí)施例中的供沙池11包括泡沙池111、拌沙池112、加沙池113以及分沙池114。泡沙池111、拌沙池112、加沙池113和分沙池114依次通過(guò)單向污水栗轉(zhuǎn)運(yùn)泥沙，即泥沙從泡沙池111流出，依次并單向流經(jīng)拌沙池112和加沙池113，最終流入分沙池114，在分沙池114上設(shè)有輸出管路13，作為最終輸出泥沙的場(chǎng)所。
[0037]供沙池11內(nèi)部的泥沙流程為:
[0038](I)模型沙放入泡沙池111中浸泡，滿(mǎn)足要求后通過(guò)單向污水栗抽送至拌沙池112;
[0039](2)在拌沙池112安裝有攪拌器，可將泥沙和水?dāng)嚢璩蔀槟嗌?，泥沙濃度達(dá)到要求后，再通過(guò)單向污水栗抽送至加沙池113;
[0040](3)加沙池113通過(guò)單向污水栗抽送泥沙至分沙池114，分沙池114和加沙池113之間設(shè)有泥水溢流口 1141，當(dāng)水位超過(guò)泥水溢流口 1141后，含沙水從泥水溢流口 1141回流至加沙池113，以保證分沙池114具有恒定的水位。
[0041 ]本實(shí)施例中的供沙池11，具有多個(gè)池體相互配合，最后的分沙池114中水位恒定，分沙池114無(wú)論是輸入泥沙或者向外輸出泥沙，均不會(huì)改變自身水位，提供的穩(wěn)定的供沙環(huán)境。為了避免泥沙在轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中沉積，在加沙池113和分沙池114中也設(shè)有攪拌器。
[0042]如圖1所示，本實(shí)施例中的清水池12包括蓄水池121和加水池122，蓄水池121和加水池122之間設(shè)有用于水回流的清水溢流口 1221，加水池122上設(shè)有輸出管路13。加水池122原理與分沙池114相似，其通過(guò)清水溢流口 1221將水位控制，提供穩(wěn)定的供水環(huán)境。
[0043]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，所述潮汐河口泥沙物理模型包括模型河道，所述模型河道下流具有模型河口，其特征在于，包括清水池、供沙池以及終端裝置，所述清水池和所述供沙池均設(shè)有輸出管路，所述輸出管路匯集后末端設(shè)有用于為所述模型河道加沙的加沙管，所述清水池和所述供沙池均設(shè)有流量控制結(jié)構(gòu)，所述加沙管出口處設(shè)有用于檢測(cè)含沙量的在線(xiàn)濁度計(jì)，所述在線(xiàn)濁度計(jì)和所述流量控制結(jié)構(gòu)均由所述終端裝置控制。2.如權(quán)利要求1所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述輸出管路包括連接于所述清水池的上游供水管和連接于所述供沙池的上游供沙管，所述加沙管包括設(shè)置于所述模型河道上游的上游加沙管，所述上游供水管和所述上游供沙管匯集的管路末端設(shè)有所述上游加沙管，所述上游供水管和所述上游供沙管上分別設(shè)有用于檢測(cè)流量的電磁流量計(jì)。3.如權(quán)利要求2所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，在所述上游加沙管所處河道上游處設(shè)有所述在線(xiàn)濁度計(jì)。4.如權(quán)利要求2所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述輸出管路包括分別連接于所述清水池和所述供沙池的下游供水管和下游供沙管，所述加沙管包括設(shè)置于所述模型河口處的下游加沙管，所述下游供水管和所述下游供沙管匯集的管路末端設(shè)有所述下游加沙管，所述下游供水管和所述下游供沙管上分別設(shè)有所述電磁流量i+o5.如權(quán)利要求4所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，在所述下游加沙管所處河道下游處設(shè)有所述在線(xiàn)濁度計(jì)。6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述供沙池包括用于混合模型沙的泡沙池、用于提供預(yù)設(shè)濃度泥沙的拌沙池、用于暫存泥沙的加沙池以及具有恒定水位的分沙池，所述泡沙池、所述拌沙池、所述加沙池和所述分沙池依次通過(guò)單向污水栗轉(zhuǎn)運(yùn)泥沙，所述分沙池設(shè)有所述輸出管路。7.如權(quán)利要求6所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述拌沙池、所述加沙池和所述分沙池均設(shè)有攪拌器。8.如權(quán)利要求6所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述分沙池和所述加沙池之間設(shè)有用于回流含沙水的泥水溢流口。9.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述清水池包括蓄水池和具有恒定水位的加水池，所述蓄水池和所述加水池之間設(shè)有清水溢流口，所述加水池上設(shè)有所述輸出管路。10.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的用于潮汐河口泥沙物理模型的自動(dòng)加沙裝置，其特征在于，所述流量控制結(jié)構(gòu)包括單向水栗和用于控制所述單向水栗的變頻控制器。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK205636627SQ201620347539
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】吳門(mén)伍, 嚴(yán)黎, 陳榮力, 吳天勝, 高時(shí)友, 涂向陽(yáng), 劉國(guó)珍, 盧陳, 何用, 吳小明, 佟曉蕾, 吳娟, 楊裕桂, 袁菲
【申請(qǐng)人】珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院