[发明专利]一种分层流模拟试验水槽系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程中试验水槽系统，特别涉及水环境保护技术中适用于水库的一种分层流模拟试验水槽系统，属于水利水电工程设施领域。

背景技术

当两种、或两种以上密度相差不大、可以相混的流体，因为其比重的差异而发生相对流动，即如果一种流体沿着交界面的方向移动，在流动过程中不与其他流体发生全局性的掺混，这种流动称为分层流。从水利工程中水库方面来看，由于水库内储水量大、水深且水流流速慢，汛期时含有大量细粒泥沙浑浊河水水流潜入蓄有清水的水库中。由于前者的密度较大，在特定水力学条件下，一定时间内，泥沙浑水并不能很快与水库中清水掺混，而在水库清水之间某一深度向下游运动，形成上层清水、下层浑水的两层流动。同样的道理，由于温度或者盐度的不同，使得水体密度不同而分层，即在水体中某一深度产生一股水流，其温度或者盐度比上下水体的密度大，且不与上下水体掺混，从而形成温差分层流或者盐度分层流。

分层流研究对国民经济建设、人民生活和环境保护等方面有着十分重要的作用，利用水沙分层流能将高浓度浑水排泄出水库以延长水库寿命，恢复水库下游河道冲刷平衡；而对温差分层流的研究有助于对珍稀水生生物保护、鱼类养殖与繁殖及农作物灌溉生产等等提供科学依据，这些都是分层流研究的热点和难点问题。

针对上述这些问题，国内外已经给出多种分层流研究的水槽系统，但各水槽系统能够用于研究的分层流问题较单一，即大多只针对于某一种分层流，未能将对各种可能发生的分层流和不同因素影响下的分层流的模拟集于一体，比如，温差-泥沙耦合异重流模拟试验系统，仅仅模拟了泥沙异重流在水温分层水体中在水槽中层与表层进行的现象；不能模拟闸流释放的情况下产生的异重流和进水口在不同深度时产生的各种异重流，并且也不能模拟水体中底坡糙率不同时，对于底层分层流的影响。因此，为满足各类分层流模拟试验研究需求，经本课题组研究设计一种分层流模拟试验水槽系统，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是针对分层流研究现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种分层流模拟试验水槽系统。该试验水槽系统结构简单，操作方便；能模拟在入流阶段一开始就发展的分层流，闸流释放的情况下产生的分层流和进水口在不同深度时产生的分层流，以及模拟底坡糙率不同时，产生的底层分层流现象等；通过该模拟试验水槽系统弥补了以往传统分层流试验中模拟分层流类型的单一性，成功地实现了对不同类型分层流模拟的试验水槽系统，并能提高对异重流分析与研究的可靠性和准确性。

为实现本发明的目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明所述一种分层流模拟试验水槽系统，包括蓄水池，潜水泵，导管，流量计，阀门开关，水槽，辅助水尺，固定支架及液压千斤顶；按照本发明，还包括回水冲沙管，以及位于水槽中的位置调节器、可调位置进水口、栅格网、提拉闸门、数字温度链和若干采样管，水槽外面安装的多通道记录仪、泵吸水样采集箱、排水孔高程调节装置和可调位置出水口；所述潜水泵置于蓄水池中，回水冲沙管下端置于蓄水池底部，回水冲沙管上端通过安装的第一阀门开关与潜水泵出水管连接，潜水泵出水管通过导管与流量计一端连接，流量计另一端连接导管上安装的第二阀门开关，并通过导管与水槽中位置调节器连接，位置调节器通过导管连接可调位置进水口，其后栅格网位于提拉闸门前面；数字温度链与水槽外设置的多通道记录仪连接，泵吸水样采集箱与各采样管连接，辅助水尺固定于水槽侧壁；所述排水孔高程调节装置和可调位置出水口安装于水槽外末端；潜水泵从蓄水池抽水，水流通过导管再经可调位置进水口流入水槽，通过流量计和第一阀门开关与第二阀门开关的开与关来调节进入到水槽中的水流量大小。

上述技术方案中，所述水槽其主体设计为钢结构，并与可调位置出水口垂直连接，其底部由液压千斤顶支撑，设置的伸缩支架安装在水槽最右端的底部，水槽的壁面设置为钢化玻璃。

上述技术方案中，所述水槽中位置调节器设置为其内壁为螺纹状的螺丝口圆筒，以便对可调位置进水口高度进行调节。

上述技术方案中，所述水槽中可调位置进水口包裹着导管末端，即可调位置进水口包裹在导管末端外面，能在导管末端外面上下滑动，以便与位置调节器配合使用。

上述技术方案中，所述水槽外面的排水孔高程调节装置由玻璃挡板和固定夹组成，其中玻璃挡板的高和宽大于水槽主体钢结构的高和宽并带有排水孔，以便调节排水孔高程。