淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法
【專利摘要】淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，該方法專門用于模擬在淤泥質(zhì)灘涂上的風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的聯(lián)合造床運(yùn)動。其特征在于，包括：一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置和該裝置的運(yùn)行方式。一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置，包括主流泵、水槽、地下水庫、造波機(jī)；所述的主流泵出口設(shè)置在水槽進(jìn)水端，進(jìn)口設(shè)置在地下水庫中；水槽出水端連接地下水庫，主流泵驅(qū)動水流在水槽和地下水庫之間循環(huán)，所述的造波機(jī)布置在水槽的左側(cè)或右側(cè)。本發(fā)明提供了一種專門用于模擬在淤泥質(zhì)灘涂上的風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的聯(lián)合造床運(yùn)動的波流斜交模擬方法；本發(fā)明提供的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法模擬的得到的風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的聯(lián)合造床運(yùn)動產(chǎn)生的河床地形與天然地形基本吻合。
【專利說明】淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在海岸模型試驗中模擬淤泥質(zhì)潮灘波流斜交的模擬方法，尤其是一種在淤泥質(zhì)潮灘環(huán)境下能有效的同時模擬風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙機(jī)制的波流斜交模擬方法，屬于海岸工程模型試驗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]淤泥質(zhì)潮灘主要是指分布在河口海岸潮間帶由細(xì)顆粒泥沙組成的灘地。利用豐富的灘涂資源進(jìn)行圍墾造地一直是緩解當(dāng)前我國人多地少矛盾的主要措施。然而由于河口的水動力及地質(zhì)條件非常復(fù)雜，目前對波流作用下淤泥質(zhì)潮灘演變規(guī)律還沒有充分地認(rèn)識與理解，使得近岸灘涂的合理開發(fā)與利用受到諸多限制。風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙是淤泥質(zhì)潮灘演變的重要機(jī)制。相關(guān)的理論研究與數(shù)值模型的建立需要大量可靠而詳盡的實驗數(shù)據(jù)來加以驗證和優(yōu)化。相對于現(xiàn)場原位試驗而言，模型試驗方法具有費(fèi)用低廉，易于操作、外界干擾因素少等優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)研究中具有不可替代的作用?，F(xiàn)有的模型試驗一般采用波流水槽進(jìn)行。但是現(xiàn)有波流水槽存在以下問題:
[0003]1、現(xiàn)有的潮灘波流斜交模擬方法一般通過電機(jī)驅(qū)動式伺服造波機(jī)在水槽內(nèi)造波；潮流模擬系統(tǒng)采用將變頻水泵并聯(lián)在造流管路中，再連接至水槽首尾下端的均流箱里，與整個水槽構(gòu)成一個閉合的水流回路。因此現(xiàn)有波流水槽其潮流傳播方向一般與波浪傳播方向平行。而在天然狀態(tài)下，潮流一般以平行于岸線的沿岸往復(fù)流為主，風(fēng)浪掀沙的行波傳播方向一般與岸線成一定的夾角。因此現(xiàn)有的方法很難模擬由于風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙共同作用對造床泥沙的影響。
[0004]2、在現(xiàn)有的潮灘波流斜交模擬方法中，由于波浪周期和潮流周期的時間系列組合作用，將造波機(jī)簡單地與潮流方向布置成非平行或非垂直的夾角，并不能獲得風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的共同作用效果。
[0005]3、大型的港池造波系統(tǒng)通過將造波面離散化，采用矩陣式控制，可以模擬波流斜交的作用效果，但是其造價昂貴，單次試驗投入和占有空間大，不利于推廣。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明為淤泥質(zhì)灘涂演變試驗研究提供一種潮灘波流斜交模擬方法，該方法能有效的模擬風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，該方法專門用于模擬在淤泥質(zhì)灘涂上的風(fēng)浪掀沙和潮流輸沙的聯(lián)合造床運(yùn)動。
[0008]所述的方法包括:一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置和該裝置的運(yùn)行方式。
[0009]一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置，包括主流泵、水槽、地下水庫、造波機(jī)；所述的主流泵出口設(shè)置在水槽進(jìn)水端，進(jìn)口設(shè)置在地下水庫中；水槽出水端連接地下水庫，主流泵驅(qū)動水流在水槽和地下水庫之間循環(huán)，所述的造波機(jī)布置在水槽的左側(cè)或右側(cè)。
[0010]所述的造波機(jī)包括:推波板、推臂、推波電機(jī)、旋轉(zhuǎn)平臺和整體升降支架；所述的推波板通過推臂與推波電機(jī)相連；所述的旋轉(zhuǎn)平臺固定在整體升降支架頂部，升降支架由4個千斤頂組成；所述的推波電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)平臺上。
[0011]所述的推波板包括:推臂牛腿、固定板和活動板，自活動板底緣至固定板頂部整個推波板的總高度為模型波高2A ；
[0012]所述的推臂牛腿焊接在固定板上；
[0013]所述的活動板長度為2A/3并通過連接銷釘固定在固定板上，連接銷釘固定的位置為固定板自下而上2A/3位置，固定板總長度范圍為自下而上A/3到2A，活動板總長度范圍為自下而上O到2A/3，其中自下而上A/3到2A/3范圍為活動板固定板重復(fù)部分；
[0014]所述的通過銷釘固定的活動板曲線型式與固定板此長度范圍的曲線一致。
[0015]經(jīng)過以上方式連接的活動板和固定板在推波時2A長度的推波板共同向前運(yùn)動，在后退時底部的活動板在水流作用下挑起，其中自下而上O到A/3范圍推波板不起作用。
[0016]所述的固定板縱剖線包括如下三種型式:
[0017]以下各剖線通過方程表示，坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，即X軸為水平向，y軸為縱向；
[0018]在潮流方向與波浪方向相同時采用直線型式，直線方程為x=0，(-A ^ y ^ A)，2A為模型波高，推臂牛腿的中心線與X軸重合，且取為I軸的左側(cè)；
[0019]在潮流方向與波浪方向相互垂直時采用拋物線型式，拋物線方程為x=y2/50(-A^ y ^ A)，2A為模型波高，推臂牛腿的中心線與X軸重合，且取為y軸的左側(cè)；
[0020]在潮流方向與波浪方向成夾角Θ時⑶^^/^)，采用正弦曲線，曲線方程為y=sin(x+0) (0<x<3i/2),推臂牛腿的中心線方程為
【權(quán)利要求】
1.淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于，包括:一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置和該裝置的運(yùn)行方式； 所述的一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置，包括主流泵、水槽、地下水庫、造波機(jī)；所述的主流泵出口設(shè)置在水槽進(jìn)水端，進(jìn)口設(shè)置在地下水庫中；水槽出水端連接地下水庫，主流泵驅(qū)動水流在水槽和地下水庫之間循環(huán)，所述的造波機(jī)布置在水槽的左側(cè)或右側(cè)； 所述的造波機(jī)包括:推波板、推臂、推波電機(jī)、旋轉(zhuǎn)平臺和整體升降支架；所述的推波板通過推臂與推波電機(jī)相連；所述的旋轉(zhuǎn)平臺固定在整體升降支架頂部，升降支架由4個千斤頂組成；所述的推波電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)平臺上； 所述的推波板包括:推臂牛腿、固定板和活動板，自活動板底緣至固定板頂部整個推波板的總高度為模型波高2A ； 所述的推臂牛腿焊接在固定板上； 所述的活動板長度為2A/3并通過連接銷釘固定在固定板上，連接銷釘固定的位置為固定板自下而上2A/3位置，固定板總長度范圍為自下而上A/3到2A，活動板總長度范圍為自下而上O到2A/3，其中自下而上A/3到2A/3范圍為活動板固定板重復(fù)部分； 所述的通過銷釘固定的活動板曲線型式與固定板此長度范圍的曲線一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于:所述的固定板縱剖線包括如下三種型式: 以下各剖線通過方程表示，坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，即X軸為水平向，y軸為縱向； 在潮流方向與波浪方向相同時采用直線型式，直線方程為x=0，(-A^ y ^ A)，2A為模型波高，推臂牛腿的中心線與X軸重合，且取為I軸的左側(cè)； 在潮流方向與波浪方向相互垂直時采用拋物線型式，拋物線方程為x=y2/50(-A≤ y ≤ A)，2A為模型波高，推臂牛腿的中心線與X軸重合，且取為y軸的左側(cè)； 在潮流方向與波浪方向成夾角Θ時⑶^^/^)，采用正弦曲線，曲線方程為y=sin(x+0) (0<x<3i/2),推臂牛腿的中心線方程為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于:所述的推臂包括:推臂支架、變長曲軸、連桿、連桿套，所述的推臂支架為伸縮式，采用4個千斤頂作為支撐，所述的變長曲軸最大可用半徑為0.5m,最小可用半徑為0.08m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于:所述的推波電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)平臺通過分為旋轉(zhuǎn)部分和固定部分，固定部分焊接在升降支架上，旋轉(zhuǎn)部分通過軸承和銷釘與固定部分相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬方法，其特征在于:所述的一種在海岸模型試驗中的淤泥質(zhì)潮灘波流斜交模擬水槽裝置的運(yùn)行方式為:將實際波浪周期Tp根據(jù)模型長度比尺λ計算為模型波浪周期Tm，計算公式為'Tm =Tp/π,所述的Tm為裝置推波板運(yùn)行半周期，即推波板的一個往復(fù)周期為2Tm。
【文檔編號】G09B25/00GK103871309SQ201410125828
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】潘冬子, 潘存鴻, 曾劍, 孫超 申請人:浙江省水利河口研究院