CN102877438B - 一种河工模型试验推移质输沙率测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，设置于河工模型上，河工模型的河床子模型上设有由河床子模型上表面竖直向下深入的沉沙坑（21）；沉沙坑（21）上沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗（22），并且每个集沙漏斗（22）均是大开口端向上、小开口端向下；载沙篮（23）通过吊绳（25）穿过集沙漏斗（22），并且悬挂于在重量测量机构（24）上；重量测量机构（24）通过测量空载沙篮（23）的水下重量，以及不同时刻载沙篮（23）和篮内泥沙整体的水下重量，进而得出该河工模型试验的推移质输沙率。本发明实施例能够在河工模型试验中对推移质输沙率进行快速准确的实时测量，从而为河流研究提供了准确的数据基础。

Description

一种河工模型试验推移质输沙率测量系统

技术领域

本发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种河工模型试验推移质输沙率测量系统。

背景技术

河工模型试验是进行河流研究的重要手段，它是以实际河流中有代表性的一段河道为原型，并按照一定的比例缩小制作成的河道模型。不同特征的河道使用不同的河工模型，然后根据实际河流的水流和泥沙状况，在河工模型上复演水流运动和泥沙运动，进而实现对实际河流的模拟。与实际河道的组成结构类似，河工模型的具体结构可以包括：河岸子模型以及河床子模型，所述的河床子模型又可以包括河床子模型定床部分和河床子模型动床部分；在实际应用中，所述的河岸子模型通常是两道模型边墙，所述的河床子模型定床部分通常是设于两道模型边墙之间，并且上表面由两端向中间凹陷的固体支撑物，所述的河床子模型动床部分通常是由模型沙（河工模型试验中使用的泥沙）铺设于河床子模型定床部分的上表面所形成，河床子模型动床部分通常位于河床子模型定床部分的中部凹陷部分。目前，人们对于河流中水流运动规律、泥沙运动规律以及水流与泥沙的相互作用还没有完全明确的清晰认识，因此在大量的水利工程中，有关河流泥沙的问题还需要通过河工模型试验来解决。

在水利工程领域中，河流中泥沙的运动方式通常分为悬移质运动和推移质运动；所谓悬移质是指悬浮在水中并能随水流同时运动的泥沙颗粒；悬移质通常会遍布在河道的每个水深范围，其运动速度与水流的流速基本一致。所谓的推移质是指在河流中以滚动、滑动、跳跃为主要运动方式的泥沙颗粒；推移质通常只集中在河床的床面附近，其运动速度与水流流速相差较大，大多是在床面上走走停停，具有一定的随机性。

在河工模型试验中，对水流运动参数和泥沙运动参数进行准确测量是深入研究水沙运动规律的基础，也是利用河工模型试验来解决实际河流泥沙问题的必要条件。水流挟带泥沙的强度就是一个重要的水流运动参数，它通常用输沙率来表示；所谓输沙率是指单位时间通过河流特定断面的输沙量。根据泥沙的运动方式不同，输沙率可分为悬移质输沙率和推移质输沙率。由于悬移质遍布在河道的每个水深范围，而且跟随性好，基本上是与水一同运动，因此在河工模型试验中，通过抽取含沙水样并测量出水样中的含沙量就可以测量出悬移质输沙率；而推移质通常只集中在河床的床面附近，很难与不参与运动的床面颗粒相区分，因此对推移质输沙率进行准确测量一直是河工模型试验中难于解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，以便于在河工模型试验中能够对推移质输沙率进行快速准确的实时测量，从而为河流研究提供了准确的数据基础。

本发明实施例是通过以下的技术方案来实现的：

一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，设置于河工模型上，包括：集沙漏斗22、载沙篮23以及重量测量机构24；

所述的河工模型包括河床子模型；该河床子模型上设有一个由河床子模型上表面竖直向下深入的沉沙坑21；

所述的沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗22，并且每个集沙漏斗22均是大开口端向上、小开口端向下；

集沙漏斗22的小开口端的正下方设有一个上端开口的载沙篮23；该载沙篮23通过吊绳25悬挂于集沙漏斗22的正下方；

该吊绳25的下端与载沙篮23连接，该吊绳25的上端由下而上竖直穿过集沙漏斗22，并与重量测量机构24连接；

重量测量机构24通过测量泥沙未进入载沙篮23时载沙篮23的水下重量，以及不同时刻载沙篮23和载沙篮23内部泥沙整体的水下重量，进而得出该河工模型试验的推移质输沙率。

优选地，所述集沙漏斗22的大开口端上设有导流条22d；该导流条22d的走向垂直于水流前进的方向。

优选地，所述的集沙漏斗22包括上部直立挡板部分22a和下部倾斜挡板部分22b；上部直立挡板部分22a固定于下部倾斜挡板部分22b之上；下部倾斜挡板部分22b的坡度大于河工模型中所用模型沙的水下休止角，并且小于75°。

优选地，集沙漏斗22的上部直立挡板部分22a和下部倾斜挡板部分22b之间设有漏斗支撑条22c；

所述的河床子模型包括河床子模型定床部分12和河床子模型动床部分13；

集沙漏斗22的漏斗支撑条22c固定于河床子模型定床部分12与河床子模型动床部分13之间；

集沙漏斗22的上部直立挡板部分22a设置于沉沙坑21对应河床子模型动床部分13的位置，并且上部直立挡板部分22a的上缘形状与河床子模型动床部分13的上表面的形状相同；

集沙漏斗22的下部倾斜挡板部分22b设置于沉沙坑21对应河床子模型定床部分12的位置。

优选地，所述载沙篮23的底面和侧面上均设有多个透水孔，并且透水孔的孔径小于推移质的最小粒径。

优选地，所述的重量测量机构24包括重量测量仪器24a和承重支架24b；

所述的河工模型包括河岸子模型11；

所述的承重支架24b设于沉沙坑21的正上方，并且固定在河岸子模型11上；

所述的重量测量仪器24a固定于承重支架24b上，并且重量测量仪器24a的载物部件与吊绳25的上端连接。

优选地，还包括：重量数据处理装置26；

所述的重量数据处理装置26与重量测量机构24连接，并获取重量测量机构24测量的重量数据，从而计算出该河工模型试验的推移质输沙率。

优选地，还包括：虹吸抽沙管27；

虹吸抽沙管27的进沙口由上而下穿过集沙漏斗22，并伸入到载沙篮23内；虹吸抽沙管27的排沙口设置于所述河工模型的外部，并且所述排沙口的高度低于所述进沙口的高度。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统在河床子模型上设置了一个沉沙坑21，由于推移质的运动过程需要不断与床面接触，因此推移质运动到沉沙坑21上方时，会失去床面支撑而落入沉沙坑21内；由于该沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗22，而每个集沙漏斗22的下方都设有一个上端开口的载沙篮23，因此落入沉沙坑21内的推移质会被集沙漏斗22收集后落入载沙篮23内。由于载沙篮23是通过吊绳25悬挂在重量测量机构24上，而载沙篮23的底面和侧面上均设有多个透水孔，因此载沙篮23在集沙漏斗22下方处于悬空状态，并且完全浸没在水中，当推移质没有落入载沙篮23时，重量测量机构24此时的读数就是载沙篮23自身的水下重量；当推移质落入载沙篮23内后，由于透水孔的孔径小于推移质的最小粒径，因此推移质全部停留在载沙篮23内，重量测量机构24此时的读数就是载沙篮23和推移质整体的水下重量。根据载沙篮23自身的水下重量，以及载沙篮23和推移质整体的水下重量就可以计算出该河工模型试验的推移质输沙率。由于重量测量机构24能够实时测得载沙篮23和推移质整体的水下重量，因此利用本发明实施例可以实时测量出河工模型试验的推移质输沙率；由于沉沙坑21内沿河床子模型的横断面可以设置多个集沙漏斗22，因此本发明实施例能够同步得到输沙率沿横断面分布，进而极大提高了推移质输沙率的测量精度和工作效率，节约了人工成本，有效避免了推移质输沙率测量中的人为误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的图1的A-A′剖视图；

图3为本发明实施例提供的图1的B-B′剖视图；

图4为本发明实施例提供的集沙漏斗22的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的集沙漏斗22的原理示意图；

图6为本发明实施例提供的沉沙坑21形成涡流的原理示意图；

图7为本发明实施例提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统的结构示意图二；

图8为本发明实施例提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统的结构示意图三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本发明实施例所提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统作一详细描述。

如图1至图8所示，一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，设置于河工模型上，其具体结构可以包括：集沙漏斗22、载沙篮23以及重量测量机构24；

所述的河工模型包括河床子模型；该河床子模型上设有一个由河床子模型上表面竖直向下深入的沉沙坑21；沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗22，并且每个集沙漏斗22均是大开口端向上、小开口端向下；

集沙漏斗22的小开口端的正下方设有一个上端开口的载沙篮23；该载沙篮23通过吊绳25悬挂于集沙漏斗22的正下方；该吊绳25的下端与载沙篮23连接，该吊绳25的上端由下而上竖直穿过集沙漏斗22，并与重量测量机构24连接；

重量测量机构24通过测量泥沙未进入载沙篮23时载沙篮23的水下重量，以及不同时刻载沙篮23和载沙篮23内部泥沙整体的水下重量，进而得出该河工模型试验的推移质输沙率。

具体地，该河工模型试验推移质输沙率测量系统的各部件可以采用如下技术方案：

（1）沉沙坑21：在实际的河工模型试验中，沉沙坑21可以按照以下的技术方案实施：

①沉沙坑21的位置：由于河工模型是对实际河流中一段河道的水流状况进行模拟，因此河工模型试验中的水流应该平稳地流过沉沙坑21，否则会与实际河流中的水流状况存在明显区别，进而使最终测量结果无法应用到实际河流的问题处理当中；有鉴于此，在本发明的实施例中，沉沙坑21最好设置于距离河工模型尾部6～7m的位置，从而可以确保河工模型试验中的水流能够平稳过渡到河工模型尾部。

②沉沙坑21的长度：河床子模型上设置的沉沙坑21的长度最好与河床子模型的宽度相同，即河床子模型上设置的沉沙坑21最好将河床子模型横截为两部分：一部分为上游河床部分，另一部分为下游河床部分，而该沉沙坑21的坑壁就成为该河床子模型的横断面；这不仅能够方便模型的制作，而且能够为测量整个横截面的推移质输沙率提供了便利条件。

③沉沙坑21的深度：由于载沙篮23被悬挂的高度会伴随载沙篮23内模型沙的多少不断变化，因此需要保证载沙篮23在集沙漏斗22下有充足的工作空间，从而使载沙篮23内没有模型沙时载沙篮23不会接触到集沙漏斗22底部，载沙篮23内盛满模型沙时载沙篮23不会接触到沉沙坑21的底部。为了保证载沙篮23在集沙漏斗22下有充足的工作空间，集沙漏斗22与载沙篮23之间、以及载沙篮23与沉沙坑21底部之间均应留有一段距离（该距离可以通过有限次现有实验来获得；例如：前者通常可以为10cm，后者通常可以为20cm）。一般而言，沉沙坑21底部就是河工模型的底部，沉沙坑21的深度就是集沙漏斗22固定位置到集沙漏斗22底部的距离、集沙漏斗22底部到载沙篮23顶部的距离、载沙篮23的高度以及载沙篮23底部到河工模型底部的距离这四部分之和。如图3所示，图中的h1表示集沙漏斗22固定位置到集沙漏斗22底部的距离；h2表示集沙漏斗22底部到载沙篮23顶部的距离；h3表示载沙篮23的高度；h4表示载沙篮23底部到河工模型底部的距离。由于集沙漏斗22是通过漏斗支撑条22c固定在河床子模型定床部分与河床子模型动床部分之间的，因此h1+h2+h3+h4就应当是河床子模型定床部分上表面到河工模型底部的距离，也就是沉沙坑21从河床子模型定床部分上表面向下深入的深度。对于本领域普通技术人员来说，该沉沙坑21深度的计算方法属于本领域公知的技术常识，因此在本申请中不再赘述。

（2）集沙漏斗22：由于实际河流中推移质均处于动床部分，因此河工模型试验中的推移质都是处于河床子模型动床部分13；沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设置的多个集沙漏斗22的总长度最好大于或等于河床子模型动床部分13的横截面长度，从而可以使集沙漏斗22能够收集到整个河床子模型横截面的所有推移质，进而为同步测量出整个横截面的推移质输沙率创造了便利条件。集沙漏斗22的宽度最好大于推移质单步跃移的最大距离（如某河工模型试验中，推移质的最大粒径为5mm，按照爱因斯坦推移质运动理论“单步跃长是粒径100倍”的方法计算，推移质单步跃长的最大距离为50cm，因此该集沙漏斗22的宽度应大于50cm，考虑下部载沙篮23与沉沙坑21边墙的空隙，宽度可设为50～70cm。为避免集沙漏斗22过宽对水流造成较大影响，该宽度一般不超过100cm），从而可以使推移质不会跃过集沙漏斗22而直接进入下游河床部分，因而能够保证最终测量的推移质输沙率的准确性。

该集沙漏斗22可以包括上部直立挡板部分22a和下部倾斜挡板部分22b；上部直立挡板部分22a固定于下部倾斜挡板部分22b之上，并且上部直立挡板部分22a与下部倾斜挡板部分22b之间设有漏斗支撑条22c。河床子模型包括河床子模型定床部分和河床子模型动床部分；集沙漏斗22的漏斗支撑条22c固定在河床子模型定床部分12与河床子模型动床部分13之间。

其中，该集沙漏斗22的各部件的技术方案可以以下项目中的至少一项：

①上部直立挡板部分22a：如图3和图4所示，集沙漏斗22的上部直立挡板部分22a设置于沉沙坑21对应河床子模型动床部分13的位置，并且上部直立挡板部分22a的上缘形状与河床子模型动床部分13的上表面的形状相同，从而可以使上部直立挡板部分22a不会阻挡推移质运动，保证了推移质运动的正常进行。

②下部倾斜挡板部分22b：如图3和图4所示，集沙漏斗22的下部倾斜挡板部分22b设置于沉沙坑21对应河床子模型定床部分12的位置，并且集沙漏斗22的小开口端应尽量小，从而使推移质能够尽量落入载沙篮23的中央，以避免载沙篮23发生倾斜，进而影响测量结果的准确性。如图4和图5所示，下部倾斜挡板部分22b的坡度小于75°并且大于河工模型中所用模型沙的水下休止角（所述的水下休止角是指自然状态下泥沙颗粒在水中松散状态堆积时其坡面与水平面所形成的最大倾角；若大于水下休止角，则泥沙颗粒将沿着坡面自然滑落，不会停留在坡面上；例如：相应的坡面可以为本发明是实例中集沙漏斗22的下部倾斜挡板部分22b），这可以使模型沙不在漏斗斜面上停留而直接落入到载沙篮23中，因此能保证最终测量的推移质输沙率的准确性。

③导流条22d：如图6所示，当上游河床部分的水流流经沉沙坑21上方时，水流突然失去了底部河床的支撑，因此对沉沙坑21内的静水产生了剪切作用，进而使沉沙坑21内的静水形成涡旋流动；这一涡旋流动会使河工模型试验中的水流与实际河流中的水流产生明显差别，进而使最终测量结果无法应用到实际河流的问题处理当中。为了避免发生这种情况，如图5和图7所示，本发明实施例中在集沙漏斗22的大开口端上设置了导流条22d，该导流条22d的走向垂直于水流前进的方向，从而可以疏导水流平稳流过沉沙坑21，并且破坏沉沙坑21内的静水形成涡旋流动。

（3）载沙篮23：载沙篮23的底面和侧面上均设有多个透水孔，并且透水孔的孔径小于推移质的最小粒径；这样不仅可以减轻载沙篮23自身重量，以便于更有效地利用重量测量机构24的量程，而且还能防止推移质从载沙篮23内漏出，保证了测量结果的准确性。

具体而言，该载沙篮23的容量需要满足河工模型试验中推移质的重量要求，从而才能保证河工模型试验的正常进行；下面通过一个实例来描述判断载沙篮23的容量能否满足推移质重量要求的方法：在一个河工模型试验中，需要载沙篮23单次承载推移质50kg，本次试验中所用模型沙的干容重为1600kg/m³，若接沙篮的长度为40cm，接沙篮的宽度为30cm，接沙篮的高度为30cm，则该接沙篮的体积为0.4×0.3×0.3=0.036m³，该接沙篮的容量为0.036×1600=57.6kg，因此该接沙篮能够满足本次河工模型试验的要求。对于本领域普通技术人员来说，该载沙篮23的容量需要依据具体的河工模型试验来确定，这种判断载沙篮23的容量能否满足推移质重量要求的方法属于本领域公知的技术手段，因此在本申请中不再赘述。

此外，应当减小载沙篮23的自身重量，从而使重量测量机构24的量程得到有效利用。在实际的河工模型试验中，可以先采用铝合金条焊接成载沙篮框架，然后在载沙篮框架的底面和侧面覆盖不锈钢网，并且使任意两块不锈钢网之间紧密接合，不锈钢网孔径小于推移质的最小粒径，从而即可制得符合本发明中要求的载沙篮23。

（4）重量测量机构24：该重量测量机构24可以包括重量测量仪器24a和承重支架24b；所述的河工模型包括河岸子模型11；所述的承重支架24b设于沉沙坑21的正上方，并且固定在河岸子模型11上；重量测量仪器24a固定于承重支架24b上，并且位于集沙漏斗22的正上方，重量测量仪器24a的载物部件与吊绳25的上端连接，从而使与吊绳25下端连接的载沙篮23悬挂于集沙漏斗22的正下方。

其中，相应的承重支架24b可以为如图1、图2和图8所示的两根平行钢梁，由于该承重支架24b需要承载重量测量仪器24a自身的重量、吊绳25自身的重量、载沙篮23自身的重量以及载沙篮23内推移质的重量，因此该承重支架24b需要具备很好的强度。

具体地，相应的重量测量仪器24a可以选用现有技术中的电子天平，其量程≥载沙篮23自身的重量+吊绳25自身的重量+载沙篮23的最大容量-载沙篮23及其内部泥沙所受到的浮力；对于本领域普通技术人员来说，这种确定电子天平量程并根据该量程选用电子天平的过程是公知的技术手段，因此在本申请中不再赘述。

此外，为了更加准确的测量出推移质的输沙率，所选用电子天平的精度最好不大于1g，例如：可以选用50kg/0.5g的电子天平；为了方便吊绳25的悬挂，该电子天平最好设有挂钩；为了实现与重量数据处理装置26进行数据通信，该电子天平最好具备数据通信功能；现有技术中的一般实验室用电子天平均设有挂钩，并具备数据通信功能。

（5）该河工模型试验推移质输沙率测量系统还可以包括：重量数据处理装置26；该重量数据处理装置26与重量测量机构24连接，并获取重量测量机构24测量的重量数据，从而计算出该河工模型试验的推移质输沙率。

其中，该重量数据处理装置26可以包括通讯模块、推移质输沙率数据处理模块和显示模块；通讯模块可以实时获取重量测量仪器24a测得的重量数据；推移质输沙率数据处理模块可以根据通讯模块获取的重量数据实时计算出该河工模型试验的不同时刻的推移质输沙率；显示模块可以将推移质输沙率数据处理模块处理出的数据结果以数值、图表、语音等形式实时展现给实验人员。该重量数据处理装置26可以为现有技术中的计算机，并配合相应的软件来完成。

进一步地，该河工模型试验推移质输沙率测量系统的测量原理如下：

（1）测量载沙篮23自身的水下重量的原理：由于载沙篮23的底面和侧面上均设有多个透水孔，并且悬挂于集沙漏斗22的下方，因此该载沙篮23完全浸没在水中，并且在集沙漏斗22下方处于悬空状态；由于该载沙篮23通过吊绳25悬挂在重量测量机构24上，因此当推移质没有落入载沙篮23时，重量测量机构24此时的读数就是载沙篮23自身的水下重量。

（2）测量载沙篮23及其内部推移质的水下重量的原理：该河工模型试验推移质输沙率测量系统在河床子模型上设置了一个沉沙坑21，由于推移质的运动过程需要不断与床面接触，因此推移质运动到沉沙坑21上方时，会失去床面支撑而落入沉沙坑21内；由于该沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗22，而每个集沙漏斗22的下方都悬挂有一个上端开口的载沙篮23，因此落入沉沙坑21内的推移质会被集沙漏斗22收集后落入载沙篮23内。当推移质落入载沙篮23内后，由于透水孔的孔径小于推移质的最小粒径，因此推移质全部停留在载沙篮23内；由于该载沙篮23通过吊绳25悬挂在重量测量机构24上，因此重量测量机构24此时的读数就是载沙篮23和推移质整体的水下重量。

（3）计算推移质输沙率的原理：根据载沙篮23自身的水下重量，以及载沙篮23和推移质整体的水下重量，并结合水的密度以及该河工模型试验中所用模型沙的密度就可以计算出该河工模型试验的推移质输沙率。由于重量测量机构24能够实时测得载沙篮23和推移质整体的水下重量，因此利用本发明实施例可以实时测量出河工模型试验的推移质输沙率；由于沉沙坑21内沿河床子模型的横断面可以设置多个集沙漏斗22，多个集沙漏斗22的总体长度能够覆盖推移质在横断面处运动的整个区域，因此本发明实施例能够同步得到输沙率沿横断面分布，进而极大提高了推移质输沙率的测量精度和工作效率，节约了人工成本，有效避免了推移质输沙率测量中的人为误差。

除了上述技术方案外，如图2所示，在实际应用中，该河工模型试验推移质输沙率测量系统还可以包括：虹吸抽沙管27；虹吸抽沙管27的进沙口可以由上而下穿过集沙漏斗22，并伸入到载沙篮23内；虹吸抽沙管27的排沙口设置于所述河工模型的外部，并且所述排沙口的高度低于所述进沙口的高度。在采用本发明实施例进行河工模型试验的过程中，当载沙篮23内盛满泥沙后，常规的方法只能停水并终止试验，才能将载沙篮23从集沙漏斗22下方取出，这无疑会耽误试验进程，而操作起来十分繁琐；而本发明中提供的虹吸抽沙管27可以利用虹吸原理方便地将载沙篮23内的泥沙排出。利用该虹吸抽沙管27进行排沙的具体操作包括：先将虹吸抽沙管27灌满水，并堵住虹吸抽沙管27的出口端管口；然后将其另一端从模型顶部穿过集沙漏斗22伸入到载沙篮23内；最后打开刚刚堵住的出口端管口；由于水面与虹吸抽沙管27的出水口之间存在一定的水位差（如图2中所示的Δh），因此虹吸抽沙管27中会形成虹吸管流，进而将载沙篮23内的泥沙排出。

需要说明的是，由于本发明的河工模型试验推移质输沙率测量系统只能测量沉沙坑21之前上游河床部分的推移质输沙率，因此为了节约实验材料和人力成本，沉沙坑21之后的下游河床部分无需设置河床子模型动床13部分，仅设置河床子模型定床部分12即可。

为了便于理解本发明实施例所提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统，下面将通过具体实例来对本发明的技术方案及技术效果进行详细描述。

实施例一

如图1、图2和图3所示，一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，设置于河工模型上，其具体结构可以包括：三个集沙漏斗22、三个载沙篮23以及三个重量测量机构24；

该河工模型包括河床子模型；该河床子模型上设有一个由河床子模型上表面竖直向下深入的沉沙坑21；沉沙坑21内沿河床子模型的横断面依次设有三个集沙漏斗22，并且每个集沙漏斗22均是大开口端向上、小开口端向下；

每个集沙漏斗22的小开口端的正下方分别设有一个上端开口的载沙篮23；每个载沙篮23分别通过一根吊绳25悬挂于集沙漏斗22的正下方；每根吊绳25的下端与一个载沙篮23连接，每根吊绳25的上端由下而上竖直穿过一个集沙漏斗22，并与一个重量测量机构24连接；

每个重量测量机构24都可以通过测量泥沙未进入载沙篮23时载沙篮23的水下重量，以及不同时刻载沙篮23和载沙篮23内部泥沙整体的水下重量，进而得出一个集沙漏斗22所在位置的推移质输沙率；由于三个集沙漏斗22在沉沙坑21内沿河床子模型的横断面设置，因此河工模型试验推移质输沙率测量系统能够同步测量出横断面的左侧、右侧及中部的推移质输沙率，进而极大提高了推移质输沙率的测量精度和工作效率，节约了人工成本，有效避免了推移质输沙率测量中的人为误差。

具体地，本实施例所提供的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其每个部件的具体实施方案可以采用上述技术方案中的任意一种来实现，此处不再赘述。

可见，本发明实施例能够在河工模型试验中对推移质输沙率进行快速准确的实时测量，从而为河流研究提供了准确的数据基础。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种河工模型试验推移质输沙率测量系统，设置于河工模型上，其特征在于，包括：集沙漏斗(22)、载沙篮(23)以及重量测量机构(24)；

所述的河工模型包括河床子模型；该河床子模型上设有一个由河床子模型上表面竖直向下深入的沉沙坑(21)；

所述的沉沙坑(21)内沿河床子模型的横断面设有至少一个集沙漏斗(22)，并且每个集沙漏斗(22)均是大开口端向上、小开口端向下；

集沙漏斗(22)的小开口端的正下方设有一个上端开口的载沙篮(23)；该载沙篮(23)通过吊绳(25)悬挂于集沙漏斗(22)的正下方；

该吊绳(25)的下端与载沙篮(23)连接，该吊绳(25)的上端由下而上竖直穿过集沙漏斗(22)，并与重量测量机构(24)连接；

重量测量机构(24)通过测量泥沙未进入载沙篮(23)时载沙篮(23)的水下重量，以及不同时刻载沙篮(23)和载沙篮(23)内部泥沙整体的水下重量，进而得出该河工模型试验的推移质输沙率；

所述的集沙漏斗(22)包括上部直立挡板部分(22a)和下部倾斜挡板部分(22b)；上部直立挡板部分(22a)固定于下部倾斜挡板部分(22b)之上；下部倾斜挡板部分(22b)的坡度大于河工模型中所用模型沙的水下休止角，并且小于75°；

集沙漏斗(22)的上部直立挡板部分(22a)和下部倾斜挡板部分(22b)之间设有漏斗支撑条(22c)；

所述的河床子模型包括河床子模型定床部分(12)和河床子模型动床部分(13)；

集沙漏斗(22)的漏斗支撑条(22c)固定于河床子模型定床部分(12)与河床子模型动床部分(13)之间；

集沙漏斗(22)的上部直立挡板部分(22a)设置于沉沙坑(21)对应河床子模型动床部分(13)的位置，并且上部直立挡板部分(22a)的上缘形状与河床子模型动床部分(13)的上表面的形状相同；

集沙漏斗(22)的下部倾斜挡板部分(22b)设置于沉沙坑(21)对应河床子模型定床部分(12)的位置。

2.根据权利要求1所述的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其特征在于，所述集沙漏斗(22)的大开口端上设有导流条(22d)；该导流条(22d)的走向垂直于水流前进的方向。

3.根据权利要求1或2的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其特征在于，所述载沙篮(23)的底面和侧面上均设有多个透水孔，并且透水孔的孔径小于推移质的最小粒径。

4.根据权利要求1或2的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其特征在于，所述的重量测量机构(24)包括重量测量仪器(24a)和承重支架(24b)；

所述的河工模型包括河岸子模型(11)；

所述的承重支架(24b)设于沉沙坑(21)的正上方，并且固定在河岸子模型(11)上；

所述的重量测量仪器(24a)固定于承重支架(24b)上，并且重量测量仪器(24a)的载物部件与吊绳(25)的上端连接。

5.根据权利要求1或2的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其特征在于，还包括：重量数据处理装置(26)；

所述的重量数据处理装置(26)与重量测量机构(24)连接，并获取重量测量机构(24)测量的重量数据，从而计算出该河工模型试验的推移质输沙率。

6.根据权利要求1或2的河工模型试验推移质输沙率测量系统，其特征在于，还包括：虹吸抽沙管(27)；

虹吸抽沙管(27)的进沙口由上而下穿过集沙漏斗(22)，并伸入到载沙篮(23)内；虹吸抽沙管(27)的排沙口设置于所述河工模型的外部，并且所述排沙口的高度低于所述进沙口的高度。