CN106248906B - 一种自循环陡坡玻璃水槽试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自循环陡坡玻璃水槽试验装置，包括定位支架、主梁、钢架平台、升降系统、玻璃铣洗水槽，所述玻璃铣洗水槽连接有水流自循环系统，升降系统焊接在定位支架上，玻璃铣洗水槽安装在钢架平台上，钢架平台焊接在所述主梁上，主梁支撑在升降系统上，玻璃铣洗水槽的前端设有水槽进水口、后端依次设有水槽出水口和推移质收沙箱。具有精度高、应用范围广、适应性强、无极调坡范围大、水流自循环的特点，具有重要的生产实用价及推广应用前景。

Description

一种自循环陡坡玻璃水槽试验装置

技术领域

本发明涉及一种坡面侵蚀试验技术，尤其涉及一种自循环陡坡玻璃水槽试验装置。

背景技术

坡度是影响坡面流及坡面侵蚀特性的重要因素。与缓坡相比，陡坡条件下的水流动力特性和侵蚀特征具有其特殊性，须进行专门的研究，其研究方法主要为野外实地试验和室内模拟试验。由于野外观测难度大、周期长、影响因素复杂，很难进行系统的研究。室内变坡试验水槽是研究坡面侵蚀过程与机理的重要试验方法及设施之一。传统变坡水槽通常采用三个支点支撑水槽，采用一个动力源，两个支点支撑水槽，因此在调坡过程中两支点完全同步存在困难，且反复调整坡度对玻璃边壁损伤较大。现有变坡水槽多数采用两个支点构成的支撑结构，整个水槽固定在一个铰链支座和一个动支点上面，方便调坡，但水槽规模、无极调坡范围受到限制。

为保证水槽的刚度要求，现有的变坡试验水槽通常采用桁架钢结构，即由角钢组合焊接而成。或采用“箱形梁”式结构，即使用槽钢和钢板焊接而成。但由于钢结构框架遮挡水槽边壁，使得无法利用粒子图像测速技术PIV等测量仪器从水槽下部投射光源及拍照，水槽应用范围受限。为满足各种水流、坡面土壤侵蚀输移试验研究，并进行流量数据的标定，传统水槽水流多采用非循环式，由此造成水资源的浪费，并加剧了人力物力的投入。

发明内容

本发明的目的是提供一种精度高、应用范围广、适应性强、无极调坡范围大、水流自循环的自循环陡坡玻璃水槽试验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，其较佳的具体实施方式是：

包括定位支架、主梁、钢架平台、升降系统、玻璃铣洗水槽，所述玻璃铣洗水槽连接有水流自循环系统，所述升降系统焊接在所述定位支架上，所述玻璃铣洗水槽安装在所述钢架平台上，所述钢架平台焊接在所述主梁上，所述主梁支撑在升降系统上，所述玻璃铣洗水槽的前端设有水槽进水口、后端依次设有水槽出水口和推移质收沙箱。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，包括升降系统、钢架平台、定位支架，以及由玻璃底板和玻璃侧壁构成的玻璃铣洗水槽，具有精度高、应用范围广、适应性强、无极调坡范围大、水流自循环的特点，具有重要的生产实用价值及推广应用前景。

附图说明

图1a为本发明实施例中定位支架的侧视结构示意图。

图1b为本发明实施例中定位支架的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例中无极调坡玻璃水槽的俯视结构示意图。

图3为本发明实施例中无极调坡玻璃水槽沿纵向展开的结构示意图。

图4a为发明实施例中撑杆系统的侧视结构示意图。

图4b为发明实施例中撑杆系统的俯视结构示意图。

图4c为发明实施例中卷扬机系统的结构示意图。

图5a为发明实施例中玻璃段横断面的结构示意图。

图5b为发明实施例中钢板段横断面的结构示意图。

图6a为发明实施例中水流自循环系统的侧视结构示意图。

图6b为发明实施例中水流自循环系统的俯视结构示意图。

图中：

1-转向轮，2-矩形钢管，3-方形钢管，4-螺钉，5-横梁，6-水槽底板，7-水槽进水口，8-水槽出水口，9-推移质收沙箱，10-主梁，11-固定支撑，12-立柱，13-坡度规，14-角钢，16-转向架，17-斜梁，18-玻璃铣洗水槽，15-卷扬机，19-固定托板，20-升降螺杆，21-活动托板，22-螺母，23-不锈钢钢条，24-玻璃侧壁，25-玻璃底板，26-不锈钢框架，27-钢板侧壁，28-钢板底板，29-泵池出水口，30-蝶阀，31-电磁流量计，32-水泵，33-蓄水池，34-泵池。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，其较佳的具体实施方式是：

包括定位支架、主梁、钢架平台、升降系统、玻璃铣洗水槽，所述玻璃铣洗水槽连接有水流自循环系统，所述升降系统焊接在所述定位支架上，所述玻璃铣洗水槽安装在所述钢架平台上，所述钢架平台焊接在所述主梁上，所述主梁支撑在升降系统上，所述玻璃铣洗水槽的前端设有水槽进水口、后端依次设有水槽出水口和推移质收沙箱。

所述定位支架由两端的方形钢管和纵向的矩形钢管焊接成框架结构，所述定位支架的底部设有4个转向轮。

所述主梁有两根，分别采用矩形不锈钢焊接而成框架结构。

所述钢架平台由不锈钢钢条、不锈钢框架、立柱、横梁形成钢架平台框架结构，所述横梁连接在两根主梁之间，所述不锈钢钢条平焊在所述主梁的上表面，所述立柱焊接在所述不锈钢钢条与不锈钢框架之间，所述立柱焊接有侧壁钢板，所述横梁焊接有钢板底板。

所述玻璃铣洗水槽包括玻璃侧壁和玻璃底板，所述玻璃底板平放在所述横梁上，所述玻璃底板设有玻璃铣槽，所述玻璃侧壁镶嵌在槽中。

所述升降系统包括转向架，转向架的一侧通过斜梁支撑，所述转向架的上端固定有卷扬机，所述主梁的一端通过固定支撑铰接，所述主梁的另一端与所述卷扬机连接。

所述卷扬机将所述主梁的另一端架设在固定托板上，升降螺杆上端与固定托板连接，所述转向架上焊接有角钢，所述角钢上架设有活动托板，所述升降螺杆与所述活动托板上的螺母啮合。

所述水流自循环系统包括不锈钢蓄水池和泵池，所述不锈钢蓄水池与泵池之间设有塑料蝶阀，所述泵池设有水泵，所述水泵的出口设有电磁流量计，所述玻璃铣洗水槽的水槽出水口与所述泵池连接，所述水泵的出口与所述玻璃铣洗水槽的水槽进水口连接。

所述水槽进水口的外侧安装有坡度规。

本发明的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，包括升降系统、钢架平台、定位支架，以及由玻璃底板和玻璃侧壁构成的玻璃铣洗水槽，具有精度高、应用范围广、适应性强、无极调坡范围大、水流自循环的特点，具有重要的生产实用价及推广应用前景。

具有以下有益效果：

1.精度高：无极调坡陡坡玻璃铣洗水槽整体误差小于0.5mm；

2.应用范围广：可进行恒定流、非恒定流、清水、溅蚀、沟蚀、面蚀等各种坡面水流、侵蚀试验；

3.适应性强：全玻璃铣洗槽身，实现横断面全场无遮挡量测，为PIV、PTV及三维地形扫描等先进测量方法提供了设备基础；

4.调坡范围大：无极调坡范围0～30°，适用于缓坡和陡坡侵蚀试验。

5.水流自循环：流量过程通过电磁流量计及软件系统实现自动调控和记录，节约资源，节省人力物力。

具体实施，如图1至图6b所示：

本发明的无极调坡玻璃水槽试验装置总体结构包括定位支架、主梁、钢架平台、升降系统、由玻璃底板和玻璃侧壁构成的玻璃铣洗水槽，以及水流自循环系统，其中升降系统焊接在定位支架上，玻璃铣洗水槽安装在钢架平台上，钢架平台焊接在主梁上，主梁由升降系统支撑并调节高度。

上述装置各部分的具体实施方式及功能分别说明如下：

本实施例定位支架采用矩形钢焊接成框架结构，两端为方形钢管3，纵向为矩形钢管2，底部设转向轮1，共设4个转向轮。

本实施例主梁10采用矩形不锈钢焊接而成框架结构，各部分由固定支撑11，升降螺杆20，活动托板21支撑。主梁上游、下游端切成斜口，钢板弯成弧形焊接，连接水槽进水口7、出水口8与水槽底板6。主梁下游焊接推移质收沙箱9，以满足土壤侵蚀和泥沙输移试验需求。

本实施例升降系统由撑杆系统、卷扬机系统构成。撑杆系统由角钢14、转向架16、斜梁17、固定托板19、升降螺杆20、活动托板21构成。卷扬机15固定于转向架16上方，通过电动卷扬机吊拉槽身18进行调坡。水槽18架设在固定托板19上，螺杆20上端与固定托板19焊接。扁钢加工制成斜梁17，起支撑作用。转向架16由矩形钢焊接而成，于两根矩形钢转向架上焊接角钢14，用于架设活动托板21。使用卷扬机15将槽身调坡至角钢14处，将槽身架设至撑杆系统，实现0°、5°、15°、25°的典型坡度调节。用螺母22调节升降螺杆20与活动托板21的相对位置，实现精确为0.1°的无极调坡。

本实施例钢架平台采用矩形不锈钢、角钢焊接而成，由不锈钢钢条、不锈钢框架、立柱、横梁形成钢架平台框架结构。主梁玻璃外侧平焊不锈钢钢条23，上方设置不锈钢框架26；玻璃段主梁设立柱12与不锈钢钢条23、不锈钢框架26焊接，下方按照一定间隔设置支撑横梁5形成支撑框架；钢板段不锈钢钢条垂直焊接侧壁钢板27。下方设置钢板底板28与矩形钢材料横梁5焊接。

本实施例的水槽由玻璃侧壁24和底板25构成。水槽玻璃底板平放在钢架平台的横梁5上，用螺钉4及腻子垫平安装；水槽的玻璃侧壁紧靠玻璃底板量测竖直安装，并由不锈钢框架26支撑。水槽底板为玻璃铣槽，边壁玻璃镶嵌在槽中，实现横断面全场无遮挡量测。

本实施例水流自循环系统由矩形钢构成框架，由不锈钢蓄水池33、泵池34构成主体结构，由塑料蝶阀30、电磁流量计31、水泵32构成控制系统。试验水流通过水槽出口进入泵池，采用塑料管、塑料弯管连接泵池出水口29与水槽进口，利用水泵32构成水流自循环系统，可实现流量的连续供给和观测。

上述本实施例可实现坡度直观量测。水槽进口下方设置游标卡尺，可根据计算公式得出水槽坡降。槽身外侧安装坡度规13，用于获得直观坡度数据。

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披露的技术范围内，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 (3)

1.一种自循环陡坡玻璃水槽试验装置，其特征在于，包括定位支架、主梁(10)、钢架平台、升降系统、玻璃铣洗水槽(18)，所述玻璃铣洗水槽(18)连接有水流自循环系统，所述升降系统焊接在所述定位支架上，所述玻璃铣洗水槽(18)安装在所述钢架平台上，所述钢架平台焊接在所述主梁(10)上，所述主梁(10)支撑在升降系统上，所述玻璃铣洗水槽(18)的前端设有水槽进水口(7)、后端依次设有水槽出水口(8)和推移质收沙箱(9)；

所述定位支架由两端的方形钢管(3)和纵向的矩形钢管(2)焊接成框架结构，所述定位支架的底部设有4个转向轮(1)；

所述主梁(10)有两根，分别采用矩形不锈钢焊接而成框架结构；

所述钢架平台由不锈钢钢条(23)、不锈钢框架(26)、立柱(12)、横梁(5)形成钢架平台框架结构，所述横梁(5)连接在两根主梁(10)之间，所述不锈钢钢条(23)平焊在所述主梁(10)的上表面，所述立柱(12)焊接在所述不锈钢钢条(23)与不锈钢框架(26)之间，所述立柱(12)焊接有侧壁钢板(27)，所述横梁(5)焊接有钢板底板(28)；

所述玻璃铣洗水槽(18)包括玻璃侧壁(24)和玻璃底板(25)，所述玻璃底板(25)平放在所述横梁(5)上，所述玻璃底板(25)设有玻璃铣槽，所述玻璃侧壁(24)镶嵌在玻璃铣槽中；

所述升降系统包括转向架(16)，转向架(16)的一侧通过斜梁(17)支撑，所述转向架(16)的上端固定有卷扬机(15)，所述主梁(10)的一端与固定支撑(11)铰接，所述主梁(10)的另一端与所述卷扬机(15)连接；

所述卷扬机(15)将所述主梁(10)的另一端架设在固定托板(19)上，升降螺杆(20)上端与固定托板(19)连接，所述转向架(16)上焊接有角钢(14)，所述角钢(14)上架设有活动托板(21)，所述升降螺杆(20)与所述活动托板(21)上的螺母(22)啮合。

2.根据权利要求1所述的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，其特征在于，所述水流自循环系统包括不锈钢蓄水池(33)和泵池(34)，所述不锈钢蓄水池(33)与泵池(34)之间设有塑料蝶阀(30)，所述泵池(34)设有水泵(32)，所述水泵(32)的出口设有电磁流量计(31)，所述玻璃铣洗水槽(18)的水槽出水口(8)与所述泵池(34)连接，所述水泵(32)的出口与所述玻璃铣洗水槽(18)的水槽进水口(7)连接。

3.根据权利要求1或2所述的自循环陡坡玻璃水槽试验装置，其特征在于，所述水槽进水口(7)的外侧安装有坡度规(13)。