[发明专利]一种构造异重流试验层结环境水体装置及方法

说明书

本发明公开了一种构造异重流试验层结环境水体装置及方法。该装置包括储水箱，真空泵，引流装置，流量计，导流装置，排水管，阀门开关，水槽；还包括刻度线，十字标定线。一种构造异重流试验层结环境水体装置的试验方法，包含有以下步骤：试验准备过程、试验过程、整理仪器过程和数据处理及分析过程。本发明装置设计新颖，结构简单，整体性好，可适用工况广泛，试验精度高；能分别模拟不同异重流浓度、层结度、底床粗糙度和地形突变影响下的开闸式异重流流动过程，同时也能模拟层结水体下不同障碍性模型耦合下的异重流运动过程；试验过程操作方便，试验效率高，试验设计灵活等优点。

技术领域

本发明涉及近海工程水力模型试验领域，具体涉及一种构造异重流试验层结环境水体装置及方法。

背景技术

异重流，又称为密度流，因其密度差异使得其中一种流体沿着两相交界面流动，并在流动过程中不与其他流体发生全局性掺混的现象。异重流按其密度差异原因可分为两类：组分驱动异重流和颗粒驱动异重流。其中，组分驱动异重流又可以分为盐度差异和温度差异形成的异重流，常见有河口盐水楔、热电厂温排水；颗粒驱动异重流常见有海底浊流、水库异重流等。

异重流因其在自然界和工程界的普遍性和重要性，对国民经济建设、环境保护等方面有着十分重要的作用。我国是一个海洋大国，海洋面积辽阔，许多异重流现象发生在海洋这个水环境内。为了将水槽实验的实验结果进一步切合实际，就不得不考虑环境水体的层化现象，进而以此为基础，对层结环境下异重流的各种方面进行研究，例如沿海工厂管道排污、海底浊流、近海湿地洪泛等，这些都是异重流研究的难点和热点问题。

现已公布的专利方案中，国内外已经给出多种异重流研究的水槽系统，但对于构造异重流试验层结水体装置及方法技术方案还较为缺乏；已开展的构造异重流试验层结水体装置及方法大多存在着一定局限性，对各种条件下的异重流研究普适性不足，例如，构造的底床粗糙度或地形突变下层结水体的在同一水平面上环境水体的密度一致性较低。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种构造异重流试验层结环境水体装置及方法。

该试验装置系统结构简单，操作方便；能构造不同底床粗糙度和地形突变下层结水体，并进行异重流试验工况；通过该试验装置系统弥补了以往传统异重流试验中模拟异重流环境水体的单一性，成功实现了对不同环境水体下异重流模拟的试验装置系统，并能提高对异重流分析与研究的可靠性、准确性和科学性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种构造异重流试验层结环境水体装置，包括A储水箱、B储水箱、水槽、十字标定线、闸门、引流装置和层结水体出流装置；A储水箱通过第一引流装置与B储水箱联通；水槽长度方向上的中端设置有引流管，通过引流管与B储水箱的第二引流装置联通，引流管将B储水箱中的流体引流至水槽壁上的微型储水装置，待微型储水装置中流体水位上升，自装置顶部溢出，沿导流装置进入水槽。

所述的水槽内部设置有可控的闸门，该闸门靠近所述的A、B储水箱，水槽的中上部设置有十字标定线，水槽的侧面和上方均设置有高速摄像机。

所述的第一引流装置和第二引流装置结构相同，均包括真空泵、阀门开关和流量计，阀门开关的一端连接真空泵，另一端连接流量计。

所述的A储水箱、B储水箱和水槽均装有排水设施。

进一步说，所述第一储水箱、第二储水箱采用塑料所制，水槽、微型储水装置和导流装置的壁面采用亚克力板，所述A储水箱、B储水箱和水槽均过可伸缩的导杆与滑轮连接；所述滑轮设置在轨道上。

进一步说，所述的闸门两侧均有闸门固定装置，闸门提升至一定高度后，闸门固定装置自动固定闸门，使闸门保持静止状态，试验结束后闸门固定装置自动释放，闸门可自由升降。

进一步说，所述的水槽在长度方向上的两端壁面外侧均有具体刻度线。