一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括水體區(qū)、閘門(mén)、沙槽區(qū)和尾水池；在具有一定容水量的水體區(qū)的出口處設(shè)置閘門(mén)，緊鄰出口延續(xù)設(shè)置沙槽區(qū)，沙槽區(qū)放置有粗細(xì)不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護(hù)石料；在沙槽區(qū)的下游端連接尾水池；尾水池中設(shè)置有過(guò)濾裝置，通過(guò)計(jì)算過(guò)濾下來(lái)的顆粒物量，計(jì)算水流的挾沙能力。本實(shí)用新型模擬閘下水流對(duì)細(xì)顆粒的淤積物和粗顆粒的防護(hù)石料的輸移機(jī)理，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠準(zhǔn)確截取并計(jì)算水流的挾沙量，可操作性強(qiáng)，具有工程實(shí)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于測(cè)試閘下水流挾沙輸移能力的實(shí)驗(yàn)裝置，包括對(duì)細(xì)質(zhì)淤積物和粗質(zhì)防護(hù)石的輸移能力的研究。

【背景技術(shù)】
[0002]水閘是用于控制過(guò)水通道的水工建筑物，在水利工程中應(yīng)用廣泛，多建于河道、渠系、水庫(kù)、湖泊及濱海地區(qū)。從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要，在我國(guó)沿海大部分中小入海河口都已建閘以擋潮御鹵、蓄淡灌溉、排洪除澇以及防臺(tái)抗暴。
[0003]河口內(nèi)建閘后，潮波受閘門(mén)阻擋發(fā)生反射，增強(qiáng)了駐波特征。由于潮波變形使閘口處漲潮流速增加，而落潮流速相對(duì)減小，這樣漲潮輸沙量就會(huì)大于落潮輸沙量。由此漲、落潮不平衡輸沙的結(jié)果，就造成漲潮期多輸入的泥沙落淤在閘下河道內(nèi)。當(dāng)水閘泄水時(shí)，水體部分勢(shì)能轉(zhuǎn)為動(dòng)能，流速增加，因此，閘下出流具有單寬流量大、能量集中的特點(diǎn)，沖刷能力很強(qiáng)，會(huì)挾帶閘下淤沙隨之流走。
[0004]水流挾沙能力就是指在一定水流和邊界條件下，水體能夠輸移的泥、沙、石的量。閘下泥沙來(lái)源主要為海相來(lái)沙，常以懸沙及浮泥形式進(jìn)入河道。分析閘下水流對(duì)懸移質(zhì)泥沙的輸移能力對(duì)于擋潮閘的沖淤計(jì)算具有重要意義。
[0005]同時(shí)，擋潮閘運(yùn)行一段時(shí)間后，下游保護(hù)段末端由于沖刷影響，有的護(hù)坦、海漫會(huì)受到破壞，特別是堤岸邊坡的沖刷更為嚴(yán)重。拋石護(hù)底是常用的防沖加固措施，其做法一般是自開(kāi)始沖刷的地方向外拋石，沿沖刷河底以同一厚度拋填石塊。因此，研究閘下水流的對(duì)推移質(zhì)塊石的輸移能力對(duì)于擋潮閘的加固設(shè)計(jì)同樣具有指導(dǎo)意義。
[0006]因此研究一種用于測(cè)試閘下水流輸移能力的裝置勢(shì)在必行，對(duì)于水利工程的建設(shè)十分有益。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就是如何準(zhǔn)確測(cè)得一定水量、一定流速、一定勢(shì)能的閘下水流經(jīng)河床一段時(shí)間后，所能挾帶的泥沙含量。因此，本實(shí)用新型提供一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置，本裝置能同時(shí)模擬閘下水流對(duì)細(xì)顆粒的淤積物和粗顆粒的防護(hù)石料的輸移機(jī)理，可操作性強(qiáng)，具有工程實(shí)用價(jià)值。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置，包括水體區(qū)、閘門(mén)、沙槽區(qū)和尾水池；具有一定容水量的所述水體區(qū)的出口處設(shè)置所述閘門(mén)，緊鄰出口延續(xù)設(shè)置所述沙槽區(qū)，沙槽區(qū)放置有粗細(xì)不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護(hù)石料；在沙槽區(qū)的下游端連接所述尾水池；尾水池中含有過(guò)濾裝置，通過(guò)計(jì)算過(guò)濾下來(lái)的顆粒物量，計(jì)算水流的挾沙能力。
[0009]進(jìn)一步講，所述水體區(qū)比沙槽區(qū)的水位高。
[0010]進(jìn)一步講，所述裝置還包括水塔、取水閥門(mén)，水塔與水體區(qū)通過(guò)輸水管路連接，在輸水管路上設(shè)置取水閥門(mén)。
[0011]進(jìn)一步講，所述過(guò)濾裝置包括濾網(wǎng)和取樣瓶，濾網(wǎng)過(guò)濾所有從沙槽區(qū)流過(guò)的水，濾網(wǎng)孔徑介于所放置的顆粒物的最大直徑與最小直徑之間；取樣瓶吊掛在濾網(wǎng)的下方，接取部分濾網(wǎng)過(guò)濾后的濁水。
[0012]所述取樣瓶可以有多個(gè)，在濾網(wǎng)下方同一截面高度吊掛，以及在不同的截面高度也吊掛；通過(guò)計(jì)算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得水中含有的顆粒物含量。
[0013]優(yōu)選地，所述取樣瓶在所述濾網(wǎng)下方均勻吊掛。
[0014]同樣優(yōu)選地，所述閘門(mén)為對(duì)開(kāi)式閘門(mén)，或升降式閘門(mén)中的一種。
[0015]在采取以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型有如下有益效果:本實(shí)用新型模擬閘下水流對(duì)細(xì)顆粒的淤積物和粗顆粒的防護(hù)石料的輸移機(jī)理，提供了專(zhuān)門(mén)用于研究閘下水流的對(duì)推移質(zhì)的輸移能力的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠準(zhǔn)確截取并計(jì)算水流的挾沙量，可操作性強(qiáng)，具有工程實(shí)用價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型裝置的整體結(jié)構(gòu)布置示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型裝置的濾網(wǎng)放大示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型裝置的取樣瓶放大示意圖。
[0019]1-水塔、2-取水閥門(mén)、3-水體區(qū)、4-閘門(mén)、5-沙槽區(qū)、6-濾網(wǎng)、7-取樣瓶、8_尾水池。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0021]如圖1所示，本實(shí)施例給出了一種實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置模擬閘下水流對(duì)細(xì)顆粒的淤積物和粗顆粒的防護(hù)石料的輸移機(jī)理，包括水塔1、取水閥門(mén)2、水體區(qū)3、閘門(mén)4、沙槽區(qū)5、濾網(wǎng)6、取樣瓶7和尾水池8。
[0022]本實(shí)施例中的水塔I位于上游區(qū),濾網(wǎng)6位于下游區(qū)。其中，水塔I的出水管路上設(shè)置取水閥門(mén)2，同時(shí)出水管路盡端連接到水體區(qū)3，向水體區(qū)3輸水。閘門(mén)4設(shè)置在水體區(qū)3與沙槽區(qū)5之間，較佳的設(shè)計(jì)是水體區(qū)3比沙槽區(qū)5的水位高，這樣可以在水體區(qū)與沙槽區(qū)之間造成一定的水位差。閘門(mén)4可選為對(duì)開(kāi)式閘門(mén)，或升降式閘門(mén)都可以。
[0023]沙槽區(qū)5分布有粗細(xì)不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護(hù)石料。在沙槽區(qū)5的末端設(shè)置有水平放置的濾網(wǎng)6，保證流過(guò)沙槽區(qū)的水能夠全部經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)6滲流。在濾網(wǎng)6的下方吊掛有多個(gè)取樣瓶7，除取樣瓶接的水外，其余的水經(jīng)過(guò)尾水池8回收。
[0024]上述的濾網(wǎng)6孔徑可以根據(jù)所放置的顆粒物大小確定，以能夠回收除懸沙及浮泥等細(xì)顆粒物以外的顆粒物為準(zhǔn)，如圖2所示。通過(guò)計(jì)算濾網(wǎng)6上留下的顆粒物的量，來(lái)計(jì)算粗顆粒物相對(duì)于一定體積的水的含量。取樣瓶7接收的是含有懸沙及浮泥等較細(xì)的顆粒物，上述取樣瓶可以在濾網(wǎng)下方同一截面高度懸掛多個(gè)，同時(shí)在垂直方向也可以懸掛多個(gè)，垂向布置如圖3所示。不論是水平方向上還是垂直方向上，都最好為均勻分布。通過(guò)計(jì)算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得一定體積的水中含有的細(xì)顆粒物含量。
[0025]本裝置的工作流程是:各設(shè)備安裝就位，預(yù)先在水塔中上水，在沙槽區(qū)放好一些粗細(xì)不等的顆粒物(模擬泥沙和河底石料)，此時(shí)閘門(mén)關(guān)閉。然后打開(kāi)取水閥門(mén)，讓水定量流進(jìn)水體區(qū)。當(dāng)水體區(qū)的水存儲(chǔ)到一定量(也就是有一定的高度)的時(shí)候，打開(kāi)閘門(mén)，讓水流出，在水流過(guò)水槽區(qū)的過(guò)程中，由于沖刷會(huì)帶走部分泥沙和石料。沙槽區(qū)的長(zhǎng)短不同以及沖刷的時(shí)間不同，可能造成挾帶的沙石量不同，一般來(lái)講，水道越長(zhǎng)，最后帶走的沙石會(huì)少，水道越短，最后帶走的沙石會(huì)越多。在沙槽區(qū)末端，由濾網(wǎng)截住粒徑大于網(wǎng)眼的顆粒物；懸浮沙、浮泥等隨水流流走，部分被濾網(wǎng)下的取樣瓶接收。通過(guò)計(jì)算濾網(wǎng)上面的截取顆粒物量，和測(cè)定取樣瓶中的水濁度，可以最終測(cè)試出該水流在特定河床下的挾沙能力。
[0026]以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)試閘下水流挾沙能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置包括水體區(qū)、閘門(mén)、沙槽區(qū)和尾水池； 具有一定容水量的所述水體區(qū)的出口處設(shè)置所述閘門(mén)，緊鄰出口延續(xù)設(shè)置所述沙槽區(qū)，沙槽區(qū)放置有粗細(xì)不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護(hù)石料； 在沙槽區(qū)的下游端連接所述尾水池；尾水池中含有過(guò)濾裝置，通過(guò)計(jì)算過(guò)濾下來(lái)的顆粒物量，計(jì)算水流的挾沙能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述水體區(qū)比沙槽區(qū)的水位高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括水塔、取水閥門(mén)，所述水塔與水體區(qū)通過(guò)輸水管路連接，在輸水管路上設(shè)置所述取水閥門(mén)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述過(guò)濾裝置包括濾網(wǎng)和取樣瓶，所述濾網(wǎng)過(guò)濾所有從沙槽區(qū)流過(guò)的水，濾網(wǎng)孔徑介于所放置的顆粒物的最大直徑與最小直徑之間；所述取樣瓶吊掛在濾網(wǎng)的下方，接取部分濾網(wǎng)過(guò)濾后的濁水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述取樣瓶有多個(gè)，在濾網(wǎng)下方同一截面高度吊掛，以及在不同的截面高度也吊掛；通過(guò)計(jì)算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得水中含有的顆粒物含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于:所述取樣瓶在所述濾網(wǎng)下方均勻吊掛。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述閘門(mén)為對(duì)開(kāi)式閘門(mén)，或升降式閘門(mén)中的一種。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK203960801SQ201420375079
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】潘冬子, 潘存鴻, 曾劍, 吳輝 申請(qǐng)人:浙江省水利河口研究院