本發(fā)明涉及非均勻流水面曲線實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變坡水槽試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

明渠是一種具有自由表面水流的渠道，根據(jù)它的形成可以分為天然明渠和人工明渠。分析和計算水面曲線是作好明渠設(shè)計與有關(guān)建筑設(shè)計的關(guān)鍵問題，其中，由于明渠均勻流的水面曲線是平行于渠底的直線，比較簡單，因此明渠水面曲線主要研究的是非均勻流。非均勻流是指流體的流速大小與方向沿程不斷變化的水流。

變坡水槽試驗系統(tǒng)的變坡采用薄壁堰作為核心有效量水工具，薄壁堰具有穩(wěn)定的水頭和流量關(guān)系，由于曲線型實用堰的外形一般按照薄壁堰水舌下緣曲線設(shè)計，因此研究薄壁堰具有重要的實際意義?，F(xiàn)有技術(shù)中的變坡水槽試驗系統(tǒng)一般包括水槽、水泵、蓄水池、薄壁堰?，F(xiàn)有技術(shù)中的變坡水槽試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較單一，研究結(jié)果不準(zhǔn)確，試驗效果并不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種試驗效果優(yōu)異的變坡水槽試驗系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的變坡水槽試驗系統(tǒng)的研究結(jié)果不準(zhǔn)確，試驗效果不理想的問題。

本發(fā)明變坡水槽試驗系統(tǒng)，包括水槽、泵水裝置、蓄水池、薄壁堰，所述水槽內(nèi)縱向設(shè)有迂回的水流通道，所述水流通道包括與泵水裝置相連且供泵入的水流傾斜流出的上層通道、供上層通道的水流流入后傾斜流出的中層通道以及供中層通道的水流流入的下層通道，所述薄壁堰設(shè)置于上層通道靠近上層水流出口的位置，所述中層通道的中層水流出口處設(shè)有控制中層水流通斷的水流控制結(jié)構(gòu)，所述中層通道的中層水流入口處設(shè)有擋水板，所述中層通道上靠近中層流水出口的位置設(shè)有涵洞。采用本發(fā)明能夠集多種模擬情形于一體，同時測量出多種型式的水面曲線，準(zhǔn)確而全面地模擬變坡狀態(tài)下的水流情況，準(zhǔn)確分析和計算水面曲線，由此為明渠設(shè)計提供準(zhǔn)確的參考實驗數(shù)據(jù)，具有較高的參考價值。

進一步地，所述水槽內(nèi)由上至下依次橫向設(shè)置有上層板、中層板以及下層板，所述上層板、中層板以及下層板的上表面均為傾斜面，所述水槽頂部與上層板構(gòu)成上層通道，所述上層板與中層板構(gòu)成中層通道，所述中層板與下層板構(gòu)成下層通道。

進一步地，所述上層板的傾斜度為5-15°。

進一步地，所述中層板包括傾斜度為5-15°的中層前段以及傾斜度為0-5°的中層后段。

進一步地，所述下層板為階梯狀板，所述下層板包括傾斜設(shè)置的下層前端以及水平設(shè)置的下層后段。

進一步地，所述上層板、中層板、下層板、水槽、蓄水池通過固定支架連為一體結(jié)構(gòu)。由此使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加穩(wěn)定。

進一步地，所述水流控制結(jié)構(gòu)為設(shè)置于中層水流出口處的閥門結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述閥門結(jié)構(gòu)包括一端固定于水槽內(nèi)壁的閥座、設(shè)置于閥座上的旋鈕以及于旋鈕聯(lián)動的閥板。

進一步地，所述泵水裝置包括設(shè)置于蓄水池內(nèi)的水泵以及水泵與上層通道之間依次連有的過濾筒，初始水箱。過濾筒能夠?qū)Ρ萌氲恼l進行過濾，過濾筒上標(biāo)有刻度能夠粗略的查看水流流量。由于泵入的水流一開始并不穩(wěn)定，因此加設(shè)初始水箱能夠使得水流變緩。

進一步地，所述泵水裝置的開關(guān)設(shè)置于蓄水池的外壁上。由此方便操作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點在于：采用本發(fā)明能夠集多種模擬情形于一體，同時測量出多種型式的水面曲線，準(zhǔn)確而全面地模擬變坡狀態(tài)下的水流情況，準(zhǔn)確分析和計算水面曲線，由此為明渠設(shè)計提供準(zhǔn)確的參考實驗數(shù)據(jù)，具有較高的參考價值。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的具體實施方式、示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中i的結(jié)構(gòu)放大示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的具體實施方式、實施例以及其中的特征可以相互組合。現(xiàn)將參考附圖并結(jié)合以下內(nèi)容詳細說明本發(fā)明。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施方式、實施例中的附圖，對本發(fā)明具體實施方式、實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一分部的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的具體實施方式、實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施方式、實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是本發(fā)明中采用的薄壁堰：

本發(fā)明變坡水槽試驗系統(tǒng)，包括水槽1、泵水裝置5、蓄水池4、薄壁堰31，所述水槽1內(nèi)縱向設(shè)有迂回的水流通道，所述水流通道包括與泵水裝置5相連且供泵入的水流傾斜流出的上層通道a、供上層通道a的水流流入后傾斜流出的中層通道b以及供中層通道b的水流流入的下層通道c，所述薄壁堰31設(shè)置于上層通道a靠近上層水流出口的位置，所述中層通道b的中層水流出口處設(shè)有控制中層水流通斷的水流控制結(jié)構(gòu)，所述中層通道b的中層水流入口處設(shè)有擋水板32，所述中層通道b上靠近中層流水出口的位置設(shè)有涵洞33。

所述水槽1內(nèi)由上至下依次橫向設(shè)置有上層板21、中層板22以及下層板23，所述上層板21、中層板22以及下層板23的上表面均為傾斜面，所述水槽1頂部與上層板21構(gòu)成上層通道a，所述上層板21與中層板22構(gòu)成中層通道b，所述中層板22與下層板23構(gòu)成下層通道c。

所述上層板21的傾斜角度為5-15°。

所述中層板22包括傾斜度為5-15°的中層前段以及傾斜度為0-5°的中層后段。

所述下層板23為階梯狀板，所述下層板23包括傾斜設(shè)置的下層前端以及水平設(shè)置的下層后段。

所述上層板21、中層板22、下層板23、水槽1、蓄水池4通過固定支架連為一體結(jié)構(gòu)。

所述水流控制結(jié)構(gòu)為設(shè)置于中層水流出口處的閥門結(jié)構(gòu)。

所述閥門結(jié)構(gòu)包括一端固定于水槽1內(nèi)壁的閥座222、設(shè)置于閥座222上的旋鈕221以及于旋鈕221聯(lián)動的閥板223。

所述泵水裝置5包括設(shè)置于蓄水池4內(nèi)的水泵以及水泵與上層通道a之間依次連有的過濾筒52，初始水箱53。

所述泵水裝置5的開關(guān)41設(shè)置于蓄水池4的外壁上。

如圖1所示，本具體實施方式中變坡水槽試驗系統(tǒng)為上下結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于下部的蓄水池4、設(shè)置于上部的水槽1，所述水槽1為有機玻璃構(gòu)成的透明水槽結(jié)構(gòu)，所述水槽1內(nèi)至上而下依次橫向設(shè)有上層板21、中層板22以及下層板23，其中上層板21一端與水槽1內(nèi)壁相連，另一端與水槽1內(nèi)壁間隔一段距離形成上層水流出口，所述上層板21的傾斜度為5-15°；所述中層板22對應(yīng)于上層水流出口的一端與水槽1內(nèi)壁相連，另一端與水槽1內(nèi)壁間隔一段距離形成中層水流出口，所述中層板22包括傾斜度為5-15°的中層前段以及傾斜度為0-5°的中層后段；所述下層板23兩端均與水槽1內(nèi)壁相連，所述下層板23為階梯狀板結(jié)構(gòu)，所述下層板23包括傾斜設(shè)置的下層前端以及水平設(shè)置的下層后段。所述下層板23的傾斜度也可采用5-15°。所述上層板21、中層板22、下層板23、水槽1、蓄水池4通過固定支架連為一體結(jié)構(gòu)，具體來說上層板21、中層板22、下層板23的兩側(cè)面均通過若干條不銹鋼的固定桿通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在水槽1的壁上，若干條不銹鋼的固定桿下端通過不銹鋼底座彼此相連，不銹鋼底座固定于蓄水池4內(nèi)。

上層板21與水槽1頂部構(gòu)成上層通道a，上層板21與中層板22構(gòu)成中層通道b，中層板22與下層板23構(gòu)成下層通道c，上層通道a、中層通道b以及下層通道c通過上層水流出口、中層水流出口依次連通形成一條迂回的水流通道，其中中層水流出口處設(shè)有一個閥門結(jié)構(gòu)。所述蓄水池4延伸出泵水裝置5與上層通道4連通，所述泵水裝置5包括設(shè)置于蓄水池4內(nèi)部的水泵51、過濾筒52、初始水箱53。

如圖2所示，該閥門結(jié)構(gòu)包括包括一端固定于水槽1內(nèi)壁的閥座222、設(shè)置于閥座222上的旋鈕221以及于旋鈕221聯(lián)動的閥板223。

本發(fā)明模擬變坡狀態(tài)下的水流情況更加全面，通過上述結(jié)構(gòu)能夠準(zhǔn)確分析和計算水面曲線，由此為明渠設(shè)計提供準(zhǔn)確的參考實驗數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實驗原理為：通過控制水泵51以及觀察過濾筒52的刻度時刻保持水流流量不變，打開水泵51，將蓄水池4中的水泵入過濾筒52中進行過濾，之后經(jīng)過初始水箱53對初始水流進行穩(wěn)流，之后水流進入上層通道a，受到薄壁堰31的作用，之后進入到中層通道b，在中層通道b先受到擋水板32的作用，之后受到涵洞33的作用，之后打開閥門結(jié)構(gòu)，水流進入到下層通道c，在下層通道c。在水流流經(jīng)上層通道a、中層通道b、下層通道c的過程中外接水位針對薄壁堰31處、擋水板32處、涵洞33處進行測量。水流在上述不同的通道流動時形成不同型式的水面曲線。

本發(fā)明在具體使用時試驗步驟為：

(1)把本發(fā)明的各常數(shù)測記于實驗表格中；

(2)開啟水泵，調(diào)節(jié)調(diào)速器使水流量最大，待穩(wěn)定后測量過槽流量，重測兩次取其均值；

(3)觀察槽內(nèi)三個通道在臨界流(均勻流)時的水面曲線，然后觀察水流在經(jīng)過薄壁堰31、擋水板32、涵洞33各個位置時前后的水流曲線，并將曲線繪于記錄紙上；

(4)實驗結(jié)束，關(guān)閉水泵。

按照變坡水槽試驗對實驗過程中各個參數(shù)進行測量并記錄，分析和計算水流在上述三個通道內(nèi)的水面曲線。

采用本發(fā)明能夠集多種模擬情形于一體，同時測量出多種型式的水面曲線，準(zhǔn)確而全面地模擬變坡狀態(tài)下的水流情況，準(zhǔn)確分析和計算水面曲線，由此為明渠設(shè)計提供準(zhǔn)確的參考實驗數(shù)據(jù)，具有較高的參考價值。