[发明专利]一种测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于生态护岸领域，具体的说是一种测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置。

背景技术

草皮护坡是生态型护岸技术的一种，主要采取在堤岸表面种植人工草皮的方法达到保护岸坡土体的目的。在一定强度的河道径流冲刷作用下，草皮护坡可能发生破坏，需要对草皮护坡的破坏方式、极限水流条件等进行试验研究。现场试验能够较好的与工程实际结合，试验结果也较为可靠，但现场试验条件一般较难控制，且试验费用高昂，因此选择在室内水槽进行草皮护坡抗冲性能模型试验研究。

通过物理模型进行水力模型试验揭示水流运动规律和解决工程问题是实际工作中常用的手段。水力模型试验是将原型实物按照相似原理缩制(或放大)为模型，在模型中预演或重演与原型相似的自然现象并进行观测，然后将观测结果再按相似原理引申于原型并作出判断。

在进行流体运动的模型试验时，两种相似的流体运动遵循力学相似的三个条件：几何和边界相似，运动相似和动力相似。几何和边界相似是指原型和模型两个流动的几何形状相似，即模型水流各对应几何尺寸都是按同一比例由原型水流塑制而成，和两个流动的边界条件相同。运动相似是指原型和模型两个流动中各对应质点的运动情况是相似的，即要求原型和模型对应质点的速度方向相同、大小保持同一比例。动力相似是指作用于原型和模型两个流动相应点的各种不同性质的作用力都各自成同一比例关系。

根据有关资料显示，草皮在水流较深的情况下，可以承受6m/s的短期流速，而一般室内明渠均匀流缓坡水槽的流速不超过1.5～2m/s，难以满足试验要求。在现有的草皮护坡抗冲试验中常使用聚乙烯、聚丙烯丝等人工材料植被模型，但使用人工植被模型代替天然植被所涉及的模型相似律问题极其复杂，难以给予明确及合理的解答。

发明内容

本发明的目的就是针对现有测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置存在的缺点，提出一种可以产生草皮护坡破坏所需大流速水流的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：

一种测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，包括水库、水泵、试验水槽、排水管、供水管，供水管上设有阀及流量计，试验水槽为一横截面为矩形的封闭有压水槽，在试验水槽的底部设有植被模型箱安装孔，在植被模型箱安装孔位置处可拆卸连接有植被模型箱或活动底板。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，其中所述的供水管为封闭的供水管道，供水管的一端通过水泵与水库连通，另一端通过变径过渡水管与试验水槽的进水端连通，试验水槽的出水端通过变径过渡水管与排水管连通。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，其中所述过渡水管两端的截面分别为圆形和矩形。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，其中所述活动底板设在封闭有压水槽的中部。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，在所述的试验水槽上植被模型箱安装孔的两端设有空气压差计安装口，空气压差计安装在该两端的孔中。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，其中所述植被模型箱为人工培育的天然草本植被模型箱或加筋草本植被模型箱。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置，其中所述试验水槽为有机玻璃有压水槽，最大可承受7m的水头压力。

测定河道草皮护坡抗冲性能的试验装置装有具有矩形断面的封闭水槽，能够产生的断面平均流速最大可达6.75m/s。草皮护坡冲刷试验对象选用人工培育的天然草本植被，试验水流与作用于护坡上的原体水流具有近似相同的流速大小和方向。由冲刷试验得到的草皮护坡破坏时的床面切应力值和摩阻流速作为模型试验结果可以直接向实际河道水流推广。

由此可见本发明的优点为：由于选用了自然生长的草本植被原型和采用了具有矩形断面的有压水槽，可模拟河道大流速冲刷水流，很好的克服了室内水槽难以产生大流速水流的难题，成功模拟了河道径流对草皮护坡的冲刷过程，简便可靠的实现了模型试验结果向原型水流的直接推广，具有相当的工程实用价值。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为有机玻璃水槽结构示意图；

图3为安装模型箱后的有机玻璃水槽结构示意图；

图4为图2的1-1剖面图；

图5为植被模型箱结构示意图；

图6为测压管孔口位置关系图；