CN107219061A - 一种多功能沉积水槽实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能沉积水槽实验装置及方法。其技术方案是：包括水槽外壁、可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统、动力及控制系统四部分，其中，动力及控制系统为其他部分提供动力，所述可变坡度的斜坡系统包括沉积斜坡、可升降的柱子、柱子房和圆柱体，沉积斜坡的下侧通过可升降的柱子与柱子房实现升降，通过圆柱体实现沉积斜坡的展长与缩短；海底或湖底系统上设有火山模型和斜面Ⅰ、斜面Ⅱ，水槽外壁包括带缺口的挡板和透明的挡板；有益效果是：集合了模拟海洋、湖泊、沙漠等沉积环境，能自由改变沉积盆地坡脚，沉积基底能自动升降，且能模拟地震、火山等特殊事件沉积的，自动化程度较高。

Description

一种多功能沉积水槽实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地质实验装置及方法，特别涉及一种多功能沉积水槽实验装置及方法。

背景技术

沉积水槽实验是一种地质工作者常用的实验装置。现在使用的水槽实验装置存在自动化程度低，模拟沉积环境单一，沉积坡度变化不大等缺点；另外，对一些时间性的沉积现象，如火山、地震等，缺乏综合研究。该实验装置在地质原理的约束下，有效的综合了各种因素，使使用者可以充分研究各种因素对沉积作用的综合影响，自动化程度高，精度高，操作简单，省时省力。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种多功能沉积水槽实验装置及方法，将沉积环境的多种因素综合有机的结合在一起，结构设计合理，具有操作简单、自动化强的特点。

本发明提到的一种多功能沉积水槽实验装置，其技术方案是：包括水槽外壁、可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统、动力及控制系统四部分，水槽外壁呈长方体形状，长方体一端为带长方形缺口的挡板（1），另一端及两侧为透明的挡板（7）；水槽外壁内安装可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统和动力及控制系统，其中，动力及控制系统为其他部分提供动力，动力系统（19）产生的动力，由动力输入端（18）输入到其他各部分；所述可变坡度的斜坡系统包括沉积斜坡（2）、可升降的柱子（3）、柱子房（4）和圆柱体（5），沉积斜坡（2）的下侧通过可升降的柱子（3）与柱子房（4）实现升降，通过圆柱体（5）实现沉积斜坡（2）的展长与缩短；海底或湖底系统上设有火山模型（8）和斜面Ⅰ（10）、斜面Ⅱ（11）；

湖底或海底系统通过斜面Ⅰ（10）可以实现上升或下降，模拟湖平面或海平面的上升或下降；通过斜面Ⅱ（11）突然下降，可以模拟断层、地震或海啸对沉积物的影响；固定旋钮（6）上可以接火山模型（8）或水下低隆起模型（15），模拟水下特殊环境对沉积的影响。

上述沉积斜坡（2）为较柔软结实的材料制成，一端连接在带缺口的挡板（1）上，且可在带缺口的挡板（1）上做上下移动，另一端连接在圆柱体（5）上，其长度可随斜坡坡度的变化而变化。

上述海底或湖底系统还包括固定旋钮盖（13）和固定旋钮（6），斜面Ⅰ（10）和斜面Ⅱ（11）为两个光滑的斜面，可以使湖底或海底（14）在动力系统的帮助下整体或部分上升、下降；固定旋钮（6）上安设固定旋钮盖（13），固定旋钮（6）连接火山模型（8）或水下低隆起模型（15）。

上述火山模型（8）可以通过反向旋钮（16）与湖底或海底（14）相连接，通过入水口（21）进入模型内部的水，经加热及动力系统（22）加热后，由火山口（23）喷出。

不同坡度的水下低隆起模型（15），可以通过反向旋钮（16）与湖底或海底（14）上的若干固定旋钮（6）相连接。

上述动力及控制系统包括动力输入端（18）、动力系统（19）及控制面板（9），其中动力输入端（18）将动力机械装置传动到各个需要运动的部分；动力系统（19）可以是满足功率需求的电动机、液压机或其他动力系统。

上述控制面板（9）包括柱子控制按钮（24）若干，与柱子数目相匹配，斜坡坡面回收按钮（25），斜坡地震按钮（26），湖底或海底整体上升按钮（27），湖底或海底整体下降按钮（28），湖底或海底断裂剧烈下降\复原按钮（29）以及显示及输入面板（30），其中显示及输入面板（30）可以通过命令输入控制各部分升降、变化的幅度及速率。

本发明提到的一种多功能沉积水槽实验装置的使用方法，包括以下步骤：

A、组装多功能沉积水槽实验装置，在不启动动力系统（19）的情况下，可以模拟海盆或湖盆的沉积特征，通过控制带缺口的挡板（1）处从缺口流入的水量的大小、流速、沉积物的粒度、多少，可以模拟沉积物的展布；

B、通过动力及控制系统的操作，可以使缠绕在圆柱体（5）上的沉积斜坡（2）展长与缩短，配合若干可升降的柱子（3）的升降，可以完成不同坡度的斜坡模拟，实现模拟研究各种复杂沉积斜坡条件，沉积物展布特征；

C、通过动力及控制系统的操作，可以使湖底或海底（14）整体上升或下降，以模拟研究不同升降速率条件下，沉积物的展布特征;

D、通过柱子（3）整体升降，湖底或海底（14）沿着斜面Ⅱ（11）快速下降，可以模拟地震及地震产生的断层对沉积物展布的影响。

本发明的有益效果是：可以通过改变沉积斜坡的坡度，模拟各种坡度下沉积物的特征，研究滑塌浊积的临界条件；可以通过改变条件，模拟地震，火山喷发、断层等特殊地质条件对沉积的影响；可以通过动力系统的控制，模拟海、湖平面对升降、即升降速率对沉积作用的影响。通过不同的水下低隆起的组合，可以模拟各种水下地形对沉积物的影响；本发明是一种集合了模拟海洋、湖泊、沙漠等沉积环境，能自由改变沉积盆地坡脚，沉积基底能自动升降，且能模拟地震、火山等特殊事件沉积的，自动化程度较高的多功能水槽实验装置及方法。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为多功能沉积水槽实验装置部分展开示意图；

图3为沉积基底及水下火山、低隆起示意图；

图4为水下火山结构示意图；

图5为水下斜坡及动力系统示意图；

图6为水下斜坡坡度控制系统示意图；

图7为动力控制面板示意图；

上图中：带缺口的挡板1、沉积斜坡2、可升降的柱子3、柱子房4、圆柱体5、固定旋钮6、挡板7、火山模型8、控制面板9、斜面Ⅰ10、斜面Ⅱ11、底部挡板12、固定旋钮盖13、湖底或海底14、水下低隆起15、反向旋钮16、动力传接端17、动力输入端18、动力系统19、柱子室20、入水口21、加热及动力系统22、火山口23、柱子控制按钮24、斜坡坡面回收按钮25、斜坡地震按钮26、湖底或海底整体上升按钮27、 湖底或海底整体下降按钮28、湖底或海底断裂剧烈下降\复原按钮29、显示及输入面板30。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提到的一种多功能沉积水槽实验装置，其技术方案是：包括水槽外壁、可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统、动力及控制系统四部分，水槽外壁呈长方体形状，长方体一端为带长方形缺口的挡板1，另一端及两侧为透明的挡板7；水槽外壁内安装可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统和动力及控制系统，其中，动力及控制系统为其他部分提供动力，动力系统19产生的动力，由动力输入端18输入到其他各部分；所述可变坡度的斜坡系统包括沉积斜坡2、可升降的柱子3、柱子房4和圆柱体5，沉积斜坡2的下侧通过可升降的柱子3与柱子房4实现升降，通过圆柱体5实现沉积斜坡2的展长与缩短；海底或湖底系统上设有火山模型8和斜面Ⅰ10、斜面Ⅱ11，水槽外壁包括带缺口的挡板1和透明的挡板7；

湖底或海底系统通过斜面Ⅰ10可以实现上升或下降，模拟湖平面或海平面的上升或下降；通过斜面Ⅱ11突然下降，可以模拟断层、地震或海啸对沉积物的影响；固定旋钮6上可以接火山模型8或水下低隆起模型15，模拟水下特殊环境对沉积的影响。

其中，沉积斜坡2为较柔软结实的材料制成，一端连接在带缺口的挡板1上，且可在带缺口的挡板1上做上下移动，另一端连接在圆柱体5上，其长度可随斜坡坡度的变化而变化。

海底或湖底系统还包括固定旋钮盖13和固定旋钮6，斜面Ⅰ10和斜面Ⅱ11为两个光滑的斜面，可以使湖底或海底14在动力系统的帮助下整体或部分上升、下降；固定旋钮6上安设固定旋钮盖13，固定旋钮6连接火山模型8或水下低隆起模型15。

参照附图4，火山模型8可以通过反向旋钮16与湖底或海底14相连接，通过入水口21进入模型内部的水，经加热及动力系统22加热后，由火山口23喷出。

参照附图3，不同坡度的水下低隆起模型15，可以通过反向旋钮16与湖底或海底14上的若干固定旋钮6相连接。

参照附图5，动力及控制系统包括动力输入端18、动力系统19及控制面板9，其中动力输入端18将动力机械装置传动到各个需要运动的部分；动力系统19可以是满足功率需求的电动机、液压机或其他动力系统。

参照附图7，控制面板9包括柱子控制按钮24若干，与柱子数目相匹配，斜坡坡面回收按钮25，斜坡地震按钮26，湖底或海底整体上升按钮27，湖底或海底整体下降按钮28，湖底或海底断裂剧烈下降\复原按钮29以及显示及输入面板30，其中显示及输入面板30可以通过命令输入控制各部分升降、变化的幅度及速率。通过不同按钮与输入面板30上的命令的输入，可以实现上述各部分沉积环境的变化，已达到模拟各种沉积环境下沉积物沉积特征的目的。

本发明提到的一种多功能沉积水槽实验装置的使用方法，包括以下步骤：

A、组装多功能沉积水槽实验装置，在不启动动力系统19的情况下，可以模拟海盆或湖盆的沉积特征，通过控制带缺口的挡板1处从缺口流入的水量的大小、流速、沉积物的粒度、多少，可以模拟沉积物的展布；

B、通过动力及控制系统的操作，可以使缠绕在圆柱体5上的沉积斜坡2展长与缩短，配合若干可升降的柱子3的升降，可以完成不同坡度的斜坡模拟，实现模拟研究各种复杂沉积斜坡条件，沉积物展布特征；

C、通过动力及控制系统的操作，可以使湖底或海底14整体上升或下降，以模拟研究不同升降速率条件下，沉积物的展布特征;

D、通过柱子3整体升降，湖底或海底14沿着斜面Ⅱ11快速下降，可以模拟地震及地震产生的断层对沉积物展布的影响。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种多功能沉积水槽实验装置，其特征是：包括水槽外壁、可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统、动力及控制系统四部分，水槽外壁呈长方体形状，长方体一端为带长方形缺口的挡板（1），另一端及两侧为透明的挡板（7）；水槽外壁内安装可变坡度的斜坡系统、海底或湖底系统和动力及控制系统，其中，动力及控制系统为其他部分提供动力，动力系统（19）产生的动力，由动力输入端（18）输入到其他各部分；所述可变坡度的斜坡系统包括沉积斜坡（2）、可升降的柱子（3）、柱子房（4）和圆柱体（5），沉积斜坡（2）的下侧通过可升降的柱子（3）与柱子房（4）实现升降，通过圆柱体（5）实现沉积斜坡（2）的展长与缩短；海底或湖底系统上设有火山模型（8）和斜面Ⅰ（10）、斜面Ⅱ（11）；

湖底或海底系统通过斜面Ⅰ（10）可以实现上升或下降，模拟湖平面或海平面的上升或下降；通过斜面Ⅱ（11）突然下降，可以模拟断层、地震或海啸对沉积物的影响；固定旋钮（6）上可以接火山模型（8）或水下低隆起模型（15），模拟水下特殊环境对沉积的影响。

2.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：所述沉积斜坡（2）为较柔软结实的材料制成，一端连接在带缺口的挡板（1）上，且可在带缺口的挡板（1）上做上下移动，另一端连接在圆柱体（5）上，其长度可随斜坡坡度的变化而变化。

3.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：所述海底或湖底系统还包括固定旋钮盖（13）和固定旋钮（6），斜面Ⅰ（10）和斜面Ⅱ（11）为两个光滑的斜面，可以使湖底或海底（14）在动力系统的帮助下整体或部分上升、下降；固定旋钮（6）上安设固定旋钮盖（13），固定旋钮（6）连接火山模型（8）或水下低隆起模型（15）。

4.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：所述火山模型（8）可以通过反向旋钮（16）与湖底或海底（14）相连接，通过入水口（21）进入模型内部的水，经加热及动力系统（22）加热后，由火山口（23）喷出。

5.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：不同坡度的水下低隆起模型（15），可以通过反向旋钮（16）与湖底或海底（14）上的若干固定旋钮（6）相连接。

6.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：所述动力及控制系统包括动力输入端（18）、动力系统（19）及控制面板（9），其中动力输入端（18）将动力机械装置传动到各个需要运动的部分；动力系统（19）可以是满足功率需求的电动机、液压机或其他动力系统。

7.根据权利要求1所述的多功能沉积水槽实验装置，其特征是：所述控制面板（9）包括柱子控制按钮（24）若干，与柱子数目相匹配，斜坡坡面回收按钮（25），斜坡地震按钮（26），湖底或海底整体上升按钮（27），湖底或海底整体下降按钮（28），湖底或海底断裂剧烈下降\复原按钮（29）以及显示及输入面板（30），其中显示及输入面板（30）可以通过命令输入控制各部分升降、变化的幅度及速率。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述多功能沉积水槽实验装置的使用方法，其特征是包括以下步骤：

A、组装多功能沉积水槽实验装置，在不启动动力系统（19）的情况下，可以模拟海盆或湖盆的沉积特征，通过控制带缺口的挡板（1）处从缺口流入的水量的大小、流速、沉积物的粒度、多少，可以模拟沉积物的展布；

B、通过动力及控制系统的操作，可以使缠绕在圆柱体（5）上的沉积斜坡（2）展长与缩短，配合若干可升降的柱子（3）的升降，可以完成不同坡度的斜坡模拟，实现模拟研究各种复杂沉积斜坡条件，沉积物展布特征；

C、通过动力及控制系统的操作，可以使湖底或海底（14）整体上升或下降，以模拟研究不同升降速率条件下，沉积物的展布特征;

D、通过柱子（3）整体升降，湖底或海底（14）沿着斜面Ⅱ（11）快速下降，可以模拟地震及地震产生的断层对沉积物展布的影响。