CN102980741A

CN102980741A - 用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置

Info

Publication number: CN102980741A
Application number: CN2012104546468A
Authority: CN
Inventors: 潘毅; 匡翠萍; 黄静; 陈维; 蒋茗韬; 姚凯华; 黄洪城; 王彬愉
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明涉及一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，在波流水槽中使用，包括：第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器；所述第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器在波流水槽内部沿水槽轴线方向靠边安置；所述第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的模型砂倾倒处分别安置第一传送带，第二传送带和第三传送带；所述第一传送带，第二传送带和第三传送带一端分别在第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的模型砂倾倒处下面，另一端连接水槽外部；所述第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器和波流水槽的主体之间安装挡波板，用来减少第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器对水流和波浪的扰动。本发明在进行动床水槽波流实验时能够在一定程度上克服波流水槽只能解决二维问题的缺点，能够模拟侵蚀性海滩的沿岸输砂的输出，并能够模拟剖面上部、中部、下部输砂量不同的沿岸输砂。

Description

用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置

技术领域

本发明涉及一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，可以在波流水槽动床实验中实现侵蚀性海滩沿岸输砂的模拟。

背景技术

动床实验是指在波浪、水流作用下使床底发生演变的实验。波流水槽是研究二维水动力的水工实验工具，当在波流水槽中进行海滩剖面动床实验时，因为受到尺度的限制，波流水槽只能做剖面内部的动床变动，而无法实现从该剖面向邻近剖面的沿岸输砂的模拟。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述波流水槽的局限性，提供一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，能够在波流水槽中实现从该剖面向邻近剖面的沿岸输砂的模拟，解决侵蚀性海滩动床模拟的三维问题。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，包括：第一挖沙器、第二挖沙器、第三挖沙器、挡波板，其中：第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器且沿波流水槽轴向方向安置于水槽一侧，所述第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的挖砂器挖斗均连于履带之上，并在每个挖斗的底部安装有滤网，以保证挖取模型砂而滤出水。所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器的模型砂倾倒处分别设有第一传送带、第二传送带和第三传送带。所述第一传送带，第二传送带和第三传送带一端分别在第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的模型砂倾倒处下面，另一端连接波流水槽外部；挡波板位于第一挖沙器、第二挖沙器、第三挖沙器与波流水槽主体之间，以减弱第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器对波浪和水流的扰动；挡波板由挡波板主体和平板组成，挡波板主体一端连接有平板，平板与挡波板主体之间设有倾角，挡波板朝向波流水槽上游一端通过平板与波流水槽壁搭接，搭接处通过橡胶条密封。

本发明中，所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器沿水槽轴向的位置可调，以满足不同海滩剖面和实验比尺的要求。

本发明中，所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器的高度可调，以保证在不同岸滩剖面的实验条件下，挖沙器的下部能够没入岸滩剖面以下以挖取模型砂。

本发明中，所述挡波板的长度足够长，并且左右、上下位置可调，以保证在不同海滩模型大小和不同实验水位时能够隔离水流、波浪主体和第一挖沙器、第二挖沙器、第三挖沙器。

本发明中，所述挡波板与水槽壁搭接的平板与水槽壁夹角很小（10°~30°），以尽量减少挡波板对水流和波浪的扰动。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

解决了波流水槽只能模拟一个岸滩剖面的局限性，使波流水槽可以模拟侵蚀性海滩的特定剖面向邻近剖面的输砂；

补充速度可调节的三个挖沙器和传送带组成的模型砂挖取装置，能够模拟岸滩剖面上部、中部、下部不同量的沿岸输砂；

三个挖沙器沿水槽轴线方向位置可调，使得沿岸输砂模拟装置能够模拟不同比尺和岸滩规模下的侵蚀性海滩的沿岸输砂。

附图说明

图1为用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置的主视图。

图2为用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置的俯视图。

图3为挖沙器的结构示意图。

图4为档波板的主视图。

图5为档波板的侧视图。

图6为档波板的俯视图。

图中标号：1为第一挖沙器，2为第二挖沙器，3为第三挖沙器，4为第一传送带，5为第二传送带，6为第三传送带，7为挡波板，8为履带，9为挖斗，10为滤网，11为橡胶条，12为平板，13为档波板主体。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

请参阅图1-图6，用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置的结构示意图和工作原理。

用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置的结构示意图如图1所示，该沿岸输砂模拟装置主要由三大部分组成：三个挖沙器、三个传送带和一块挡波板。

第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3转速可调，且沿水槽轴向方向安置于水槽一侧。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3的挖砂器挖斗连于履带8之上，并在挖斗9底部安装滤网10，以保证挖取模型砂而滤出水。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3沿水槽轴向的位置可调，以满足不同海滩剖面和实验比尺的要求。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3的高度可调，以保证在不同岸滩剖面的实验条件下，挖沙器的下部能够没入岸滩剖面以下以挖取模型砂。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3沿水槽轴向的位置可调，以满足不同海滩剖面和实验比尺的要求。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3与波流水槽的主体之间安装挡波板7，用来减弱第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3对波浪和水流的扰动。挡波板1的长度足够长，并且左右、上下位置可调，以保证在不同海滩模型大小和不同实验水位时能够隔离水流、波浪主体和第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3。挡波板7朝向水槽上游的一端以倾斜的平板12与水槽壁搭接，搭接处以橡胶条11密封，并防止挡波板对水槽壁的破坏。挡波板主体13与水槽壁搭接的平板12与水槽壁夹角很小，以尽量减少挡波板对水流和波浪的扰动。第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3的模型砂倾倒处安置第一传送带4，第二传送带5和第三传6送带。第一传送带4，第二传送带5和第三传送带6一端分别在第一挖沙器1，第二挖沙器2，第三挖沙器3的模型砂倾倒处下面，另一端连接水槽外部。

下面以图1所示的水轮机结构为例解释水轮机的工作过程：

使用该沿岸输砂模拟装置模拟侵蚀性海滩沿岸输砂时，首先根据要模拟的海滩形状和模型比尺，设计并布置水槽中的海滩模型。然后根据要模拟地区的波浪条件、泥沙粒径条件来计算输出该剖面的净沿岸输砂率在整个岸滩剖面上的分布，并将沿剖面分布的沿岸输砂率概化到岸滩剖面的上部、中部和下部，作为第一挖沙器1、第二挖沙器2、第三挖沙器3挖取模型砂速率的计算依据，然后根据比尺对三个挖沙器挖取模型砂速率进行计算。装置工作时，首先按照岸滩剖面形状、波浪大小和实验水位调整第一挖沙器1、第二挖沙器2、第三挖沙器3、第一传送带4，第二传送带5和第三传送带6以及挡波板7的水平和竖直位置，使得第一挖沙器1、第二挖沙器2、第三挖沙器3均匀的分布于岸滩剖面的上、中、下部，并保证在实验过程中、第一传送带4，第二传送带5和第三传送带6能够接受一挖沙器1、第二挖沙器2、第三挖沙器3挖取的模型砂，以及挡波板7的下端不会露出水面；然后在波流水槽中造波、造流，待波流稳定后，按照计算好的第一挖沙器1、第二挖沙器2、第三挖沙器3的模型砂挖取速率开始挖取模型砂，模型砂通过第一传送带4，第二传送带5和第三传送带6运送至水槽以外；被挖沙器改变的岸滩剖面形状在波浪和水流的作用下在整个岸滩模型上重新分布，直到下一次被挖取模型砂。实现了侵蚀性海滩上临近剖面向该剖面的沿岸输砂的模拟。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于包括：第一挖沙器、第二挖沙器、第三挖沙器、挡波板，其中：第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器且沿波流水槽轴向方向安置于水槽一侧，所述第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的挖砂器挖斗均连于履带之上，并在每个挖斗的底部安装有滤网，以保证挖取模型砂而滤出水；所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器的模型砂倾倒处分别设有第一传送带、第二传送带和第三传送带；所述第一传送带，第二传送带和第三传送带一端分别在第一挖沙器，第二挖沙器，第三挖沙器的模型砂倾倒处下面，另一端连接波流水槽外部；挡波板位于第一挖沙器、第二挖沙器、第三挖沙器与波流水槽主体之间，以减弱第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器对波浪和水流的扰动；挡波板由挡波板主体和平板组成，挡波板主体一端连接有平板，平板与挡波板主体之间设有倾角，挡波板朝向波流水槽上游一端通过平板与波流水槽壁搭接，搭接处通过橡胶条密封。

2.根据权利要求1所述的一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器沿水槽轴向的位置可调。

3.根据权利要求1所述的一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器的高度可调，挖沙器的下部能够没入岸滩剖面以下以挖取模型砂。

4.根据权利要求1所述的一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于所述第一挖沙器、第二挖沙器和第三挖沙器沿水槽轴向的位置可调。

5.根据权利要求1所述的一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于所述挡波板左右、上下位置可调。

6.根据权利要求1所述的一种用于波流水槽的侵蚀性海滩沿岸输砂模拟装置，其特征在于所述挡波板与水槽壁搭接的平板与水槽壁夹角10°~30°。