[发明专利]一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法，包括模拟水道、水循环机构、水闸机构、堰体模型、水流监测机构；模拟水道包括水道侧壁和水道底板，水道底板两侧密封垂直固定有水道侧壁；堰体模型安装在水道底板的中间处，堰体模型阻碍了水流在模拟水道的通过；水闸机构安装在堰体模型的顶部，用于控制水流的通过；水循环机构连通模拟水道的两端，用于水流的模拟和回收；水流监测机构安装在水闸机构的上游，用于观察水流的流动变化；实验装置在实验方法下，能够模拟薄壁堰、实用堰、宽顶堰的堰流状态，可以直观的观察到水流的动向和过堰后的能量损耗，对研究和教学都具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及泄流模拟相关技术领域，具体涉及一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法。

背景技术

水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求，需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，溢流坝、水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。堰是顶部过流的水工建筑物。堰是水闸常采用的泄水建筑物，它的泄水能力计算是水利工程设计和工程管理中的重要问题。淹没度对泄流能力有重要的影响。在高淹没度条件下过堰流流态复杂，流量计算受淹没度、流量系数、上下游水位的影响，过堰流量不易准确计算。因此，有必要对各种堰体在高淹没条件下的流量计算进行深入的研究，以提高过堰流量计算的精度，保证过流建筑物的安全。同时为了提高研究的直观性和实验教学的需要，我们提出一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种闸堰泄流模拟实验装置及其实验方法，能够模拟薄壁堰、实用堰、宽顶堰的堰流状态，可以直观的观察到水流的动向和过堰后的能量损耗，对研究和教学都具有十分重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用的一种闸堰泄流模拟实验装置，包括模拟水道、水循环机构、水闸机构、堰体模型、水流监测机构；所述模拟水道包括水道侧壁和水道底板，所述水道底板两侧密封垂直固定有水道侧壁；所述堰体模型安装在水道底板的中间处，所述堰体模型阻碍了水流在模拟水道的通过；所述水闸机构安装在堰体模型的顶部，用于控制水流的通过；所述水循环机构连通模拟水道的两端，用于水流的模拟和回收；所述水流监测机构安装在水闸机构的上游，用于观察水流的流动变化。

在上述方案中，采用了各个机构进行组装的方式进行制备实验装置，能够在任何地方进行拆装装置，方便在各地进行实验，对研究和教学具有重要意义。

作为上述方案的进一步优化，所述模拟水道的水道侧壁和水道底板由塑料制成，其中水道底板在水闸机构与下游的连接处挖设有模拟消力池。

在上述方案中，塑料制品成本低，具有足够的机械强度，在热环境下能够方便成型，具有易加工的优点；同时消力池的加入能够真实模拟实际河道内的环境。

作为上述方案的进一步优化，所述水循环机构包括蓄水池、泵室和回水管道，所述泵室安装在模拟水道的上游端口处，所述回水管道一端安装在模拟水道的下游端口处，所述回水管道另一端安装在泵室的回水口，所述泵室出水口朝向模拟水道的上游端口。

在上述方案中，蓄水池能够在实验开始前将水储满，方便在不易接到水源的地方进行实验；泵室能够将出水流量控制在需要的范围内，具有较高的实验精度；回水管道可将过堰的水流重新倒流至泵室内，泵室进而将水重新回收到蓄水池内，不影响实验环境，同时也可以进行多次实验，保证了实验的高质量完成。

作为上述方案的进一步优化，所述泵室内安装有喷水泵和回水泵，所述喷水泵的进水口接通蓄水池的底部，所述喷水泵的出水口连通泵室出水口；所述回水泵的进水口连通泵室的回水口，所述回水泵的出水口连通蓄水池的顶部。

在上述方案中，喷水泵的进水口从蓄水池底部接水，能够最大化的利用蓄水池内的水；回水泵的出水口则连通蓄水池顶部，能够最大程度的降低回水泵的工作负载。