[发明专利]一种河岸带试验水槽系统

说明书

技术领域

本发明一种河岸带试验水槽系统，属于水利工程物理模型试验领域，尤其适用于河岸带水力学特性模拟、近岸地表水与地下水交换模拟、河岸带削污效应模拟等研究领域。

背景技术

河岸带是水陆交界的过渡区域，是水域生态系统与陆地生态系统之间的生态交错带，在整个生态系统中起着举足轻重的作用。河岸带的水流特性极其复杂，河流地表水与河岸地下水在各种物理、化学等梯度的作用下相互渗透、相互交换，这种地表水与地下水的相互作用促进了微生物的新陈代谢，可增强沉积物矿物质的硝化与反硝化作用，加速污染物质的降解，改善河流地表水与河岸地下水的水环境。因此，如何有效模拟与室内再现这种河流地表水与河岸地下水的共同作用与相互交换的现象，是系统研究河岸带水力学特性、进一步探索河岸带生物地球化学进程、物质能量循环与削污效应等机理的必要前提和先决条件。

目前，尚无专门的试验水槽或试验设施适用于河流地表水与河岸地下水的水力学特性及交换现象的耦合研究，现有相关的河流地表水研究多应用水力学试验的传统水槽，相关的地下水研究则应用土槽或沙槽，二者之间的研究方法与研究成果相对分离，耦合性差。传统的试验水槽或土槽存在以下缺陷：

1、供水系统单一，无法同时满足河流地表水循环供水与河岸地下水循环供水的基本要求；

2、不具有同时控制河流地表水与河岸地下水水位与流量的双水位流量控制系统，无法有效、兼顾地调控地表水与地下水的水位流量边界条件。

3、不具有电子智能开关系统，试验水槽系统的大量电源开关与阀门需人工完成启闭与开度调节。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种可调可控、使用便捷、自动化程度高的河岸带试验水槽系统。具体而言，包括以下内容：

(1)水槽控制平台。具体而言，包括：用户操作界面与故障监视界面。

(2)试验复合式水槽。具体而言，包括：地表水进口段、地表水流态缓冲器、地表水进口过渡段水槽、地下水进口段、地下水进口孔板、河岸段沙槽、地下水出口孔板、地下水出口段、地表水出口过渡段水槽、地表水出口段、下游水箱、管道离心泵、地表水管道、电磁流量计、地下水蠕动泵、微型电磁流量计、地下水管道、自动旋叶式尾门、轨道仪器架、地下水进水阀门、下游水箱进水阀门、地下水放空阀门、下游水箱放空阀门、地表水管道阀门、地下水管道阀门。

(3)双循环供水系统。具体而言，包括：地表水循环供水系统与地下水循环供水系统。

(4)双水位流量控制系统。具体而言，包括：2支地表水数显水位测针、4支地下水数显水位测针、自动旋叶式尾门、监测河流地表水流量的电磁流量计、监测地下水流量的微型电磁流量计、地表水管道阀门、地下水管道阀门以及相应的数据通信设备。

(5)开关系统。具体而言，包括：地表水管道离心泵和地下水蠕动泵电源开关、地表水管道阀门与地下水管道阀门开关、下游水箱进水阀门与放空阀门开关、地下水进水阀门与放空阀门开关、自动旋叶式尾门启闭开关。每个开关位置均配备电磁开关与手动开关，形成电子智能开关系统与手动紧急开关系统。

所述的水槽控制平台集成了双循环供水系统、双水位流量控制系统与电子智能开关系统。用户进入该平台的控制界面后，即可对本发明的河岸带试验水槽系统进行相关操作。试验过程中，若电子智能开关系统不能正常运行，出错代码、出错电磁开关以及故障部位将显示于故障监视界面，警示用户进入手动紧急开关系统，进行紧急开关启闭。

所述的地表水循环系统包括：地表水进口段、地表水流态缓冲器、地表水进口过渡段水槽、地表水出口过渡段水槽、地表水出口段、下游水箱、地表水管道、地表水管道离心泵、地表水管道阀门；

所述的地下水循环系统包括：地下水进口段、河岸段沙槽、地下水出口段、地下水管道、地下水蠕动泵、地下水管道阀门；

进一步地，所述的地下水进出口段与出口段的断面形式为孔板断面，孔板上均覆盖土工膜，防止河岸带沙土流失。

进一步地，所述的数据通信设备为GPRS无线数据通信设备，包括安装于各监测仪器上的GPRS信号发射芯片与安装于水槽控制平台的信号接收设备。

有益效果

具体地说，本发明的有益效果如下：

1、本发明具有双循环供水系统，可以为河岸带相关试验中的河流地表水与河岸地下水同时进行供水，并能有效控制河流地表水以较快速度循环、河岸地下水以缓慢速度循环，提供更符合自然条件下的河流与河岸水流环境。