CN108277775A - 河工模型试验斜向冲淤进水箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了河工模型试验斜向冲淤进水箱，包括水箱体，所述水箱体朝向模拟河道的侧板开设有若干个出水孔，所述水箱体位于模拟河道两侧河岸的侧板开设有倾斜进水孔，所述倾斜进水孔内固定连接有倾斜进水管，所述倾斜进水管与水箱体贯通，所述倾斜进水管从进水端到出水端倾斜向下，水从倾斜进水管倾斜向下冲到水箱体内底部，水从出水孔中流出进入模拟河道，模拟河道内水流。本发明，不仅可以模拟水流，还可以始终保持水箱体内部清洁干净。

Description

河工模型试验斜向冲淤进水箱

技术领域

本发明涉及河工模型试验斜向冲淤进水箱，属于河工模型试验技术领域。

背景技术

水箱供水是河工模型试验的关键技术之一，任何一项河工模型试验都需要供水才能进行相关试验,因此模型试验进水箱直接关系着河工模型模拟的能否正常进行。

河工模型试验时，若直接将管道接入模型河床，将会严重干扰河道实际的水位流速等水动力参数，同样也会对河道形成冲刷，直接导致模型试验不能正常进行。在正常模型试验中，上游会保持缓慢溢出或接近无流速的均匀流，同时需要消除因管道进水而产生的波浪、大范围的紊动，使得水位流速等水动力参数接近原型河道的实际状况。在现实模型试验中供水也有采取进水箱，而部分进水箱因管道入流具有较大流速的影响，在进入模型河道时，仍然具有较大动能，尤其对上游湖泊模拟的水位产生较大影响。在现实模型试验中，大部分为大流量试验，大流量通常通过管径较小的管道产生较大流速，难以避免模型试验入流具有较大动能，而消能成为一个较大的问题。

针对目前大部分河工模型试验，采用循环水进行试验，水质恶化较为严重。每一次试验可能会隔较长时间才进行下一次试验，地上水箱仍然存留上次试验留存的水，由于处于潮湿的试验环境，以及长时间的沉淀，水体中会产生肉眼可见的浮游生物以及藻类植物。微小生物及恶化水质将会对地下水库水质造成大面积污染，同时也会给试验人员带来传染疾病的风险。长期以往，水箱内存留上次试验用水聚集大量细菌生物，产生絮凝，在箱底和四周形成难以清除的生物斑。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种河工模型试验斜向冲淤进水箱，其具体技术方案如下：

河工模型试验斜向冲淤进水箱，包括水箱体，水箱体横跨坐落在模拟河道的宽度方向上，其特征在于所述水箱体顶部敞口，所述水箱体包括底板和四个侧板，四个侧板依次首尾相连密封竖直固定在底板四周，底板平铺在模拟河道的河床上，

所述水箱体朝向模拟河道的侧板开设有若干个出水孔，所述水箱体位于模拟河道两侧河岸的侧板开设有倾斜进水孔，所述倾斜进水孔内固定连接有倾斜进水管，所述倾斜进水管与水箱体贯通，所述倾斜进水管从进水端到出水端倾斜向下，水从倾斜进水管倾斜向下冲到水箱体内底部，水从出水孔中流出进入模拟河道，模拟河道内水流；

位于模拟河道两侧河岸的侧板靠近底部边缘还开设有下部进水孔，所述下部进水孔内水平连接有水平进水管，水平进水管内的水水平冲到底板上；

所述倾斜进水管与侧板的倾斜角度在20°~45°之间；

所述出水孔在水箱体朝向模拟河道的侧板的上部部分或者下部部分，或者出水孔分布在水箱体朝向模拟河道的侧板的一整面；

所述水箱体内水平设置有若干个横向拉力板，所述横向拉力板的两端连接水箱体朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。

所述倾斜进水孔和下部进水孔均设置有若干个，每个倾斜进水孔均连接有倾斜进水管，每个下部进水孔中均连接有水平进水管。

若干个倾斜进水孔呈一排分布，任意相邻的两个倾斜进水管的倾斜程度不同，相间的倾斜进水管的倾斜程度相同，若干个下部进水孔呈一排分布。

所述若干个倾斜进水孔呈两排或者两排以上分布，每一排的倾斜进水管的倾斜程度一致，且从上到下每一排的倾斜进水管的倾斜角度依次减小。

所述水箱体内的底部四周边缘均设置有若干个三角支撑板，所述三角支撑板的两个直角边分别连接水箱体的底部和侧板。

本发明的工作原理是：

本发明，水箱体摆放在模拟河道的上游端，设有出水孔的一侧朝向模拟河道的下游，通过进水管从水箱体的两端同时向水箱体内输送水，水进入到水箱体内后，经过水箱体内的空间缓冲，最后从出水孔中流出，朝向模拟河道的下游流去，能够有效实现模拟河道中水流是无加速度流速的均匀流，模拟效果更真实。

本发明的模拟河道以及进水箱占地面积大，通常布置在室外，试验时间较长，通常一个试验要做几年，难免在进水箱的底部会沉积杂质，通过倾斜进水管以及靠近底部的水平进水管，能够将水箱体底部的淤泥等杂质冲散，随着水流从出水孔中流出，保持水箱体内干净。

本发明的有益效果是：

本发明，不仅可以模拟水流，还可以始终保持水箱体内部清洁干净，通过改变出水孔的分布高度，实现满足不同的模拟河道和不同水流高度的要求，适用范围广，可操作性强。

附图说明

图1是本发明实施1的纵向截面示意图，

图2是本发明实施1的整体机构示意图，

图3是本发明实施2的纵向截面示意图，

图4是本发明实施2的整体机构示意图，

附图标记列表：1—侧板；2—水箱体；3—倾斜进水管；4—底板；5—横向拉力板；6—三角支撑板；7—倾斜进水孔；8—出水孔；9—底部进水孔，10—水平进水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明实施1的纵向截面示意图，图2是本发明实施1的整体机构示意图，图3是本发明实施2的纵向截面示意图，图4是本发明实施2的整体机构示意图，附图标记列表：1—侧板；2—水箱体；3—倾斜进水管；4—底板；5—横向拉力板；6—三角支撑板；7—倾斜进水孔；8—出水孔；9—底部进水孔，10—水平进水管。

实施例1：结合附图1和2可见，河工模型试验斜向冲淤进水箱，包括水箱体，水箱体横跨坐落在模拟河道的宽度方向上，所述水箱体顶部敞口，所述水箱体包括底板和四个侧板，四个侧板依次首尾相连密封竖直固定在底板四周，底板平铺在模拟河道的河床上。本发明，水箱体的长度与模拟河道的宽度一致，水从水箱体中流出后，全部流到模拟河道中，并能够以平缓的无加速度地模拟水流，更加贴近真实的河道水流。

所述水箱体朝向模拟河道的侧板开设有若干个出水孔，所述水箱体位于模拟河道两侧河岸的侧板开设有倾斜进水孔，所述倾斜进水孔内固定连接有倾斜进水管，所述倾斜进水管与水箱体贯通，所述倾斜进水管从进水端到出水端倾斜向下，水从倾斜进水管倾斜向下冲到水箱体内底部，水从出水孔中流出进入模拟河道，模拟河道内水流。水箱体中的水从出水孔中流出，在模拟河道的宽度方向上，能够较为均匀地分布水量。倾斜进水管中的水流冲出后，冲到水箱体的底部，确保水箱体的底部能够保持清洁干净，没有沉积物。

所述倾斜进水管与侧板的倾斜角度在20°~45°之间。该角度范围能够确保倾斜进水管中的水能够冲到水箱体的底部。

所述出水孔在水箱体朝向模拟河道的侧板的上部部分或者下部部分，或者出水孔分布在水箱体朝向模拟河道的侧板的一整面。根据模拟河道的水量多少，以及水量高度，选择设置出水孔的高度位置，满足更多的模拟试验要求。

所述水箱体内水平设置有若干个横向拉力板，所述横向拉力板的两端连接水箱体朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。所述水箱体内的底部四周边缘均设置有若干个三角支撑板，所述三角支撑板的两个直角边分别连接水箱体的底部和侧板。横向拉力板和三角支撑板增强水箱体的稳固性。

实施例2：结合附图3和4可见，位于模拟河道两侧河岸的侧板靠近底部边缘还开设有下部进水孔，所述下部进水孔内水平连接有水平进水管，水平进水管内的水水平冲到底板上。其他与实施例1相同。水平进水管靠近水箱体的底板，水平进水管中的水对底板上的沉积物有冲击力。

实施例3：所述倾斜进水孔和下部进水孔均设置有若干个，每个倾斜进水孔均连接有倾斜进水管，每个下部进水孔中均连接有水平进水管。若干个进水孔呈一排分布，任意相邻的两个倾斜进水管的倾斜程度不同，相间的倾斜进水管的倾斜程度相同，若干个下部进水孔呈一排分布。其他与实施例2相同。多个倾斜进水管和水平进水管能够提高对底板的冲击力，提高对底板的清洁力度。

实施例4：所述倾斜进水孔和下部进水孔均设置有若干个，每个倾斜进水孔均连接有倾斜进水管，每个下部进水孔中均连接有水平进水管。所述若干个进水孔呈两排或者两排以上分布，每一排的倾斜进水管的倾斜程度一致，且从上到下每一排的倾斜进水管的倾斜角度依次减小。其他与实施例2相同。每排的倾斜进水管进水没有交叉部分，不会造成相互影响。

本发明的具体使用过程：

步骤1：准备材料：选取一块出水侧面板和一块背水侧面板，出水侧面板和背水侧面板的规格一致，在出水侧面板上开设有若干个出水孔，背水侧面板靠近底部一侧边缘开设有排污口，选取两块侧向板，两块侧向板的规格一致，且在两块侧向板相同的位置开设规格一致的进水孔，选取底板，将出水侧面板、背水侧面板、两块侧向板分别固定在底板的四周，形成一个敞口的矩形体形状的进水箱，出水孔靠近进水箱的顶部和中部，所述进水孔靠近中部水平分布的为下出水孔，靠近上部水平分布的为上出水孔，所述排污口靠近底板，所述进水箱内还设置有若干个纵向拉力板，所述纵向拉力板连接出水侧面板和背水侧面板，纵向拉力板的宽度方向竖直固定在进水箱内，所述进水箱内还设置有若干个垂向三角支撑板，垂向三角支撑板固定在进水箱内侧四周边缘，连接固定底板和对应的出水侧面板、背水侧面板、两块侧向板；

步骤2：地面固化浇筑：对进水箱安置地面进行固化浇筑，在安置地面挖一个比底板规格大的矩形坑，将其底部整平，在整平好的泥土面进行铺放砂石料并进行振捣使其密实，在砂石铺放结束后进行浇水，使其湿润，形成砂石垫层，在砂石垫层上安置钢模板，构成浇筑仓，浇筑仓安置结束后，在其中浇筑混凝土，并进行振捣、压实，形成混凝土层；

步骤3：安放进水箱：在步骤2得到的混凝土层上方布置好模拟河道，将步骤1得到的进水箱安放在模拟河道中，使得出水侧面板朝向模拟河道，侧向板与模拟河道两侧贴合；

步骤4：接通水路：在步骤3得到的进水箱的侧向板的进水孔中接通进水管，进水管埋设在模拟河道的两岸，进水箱的两根进水管与侧向板倾斜设置，进水管中的水倾斜向下冲出流到进水箱中，排污口连接排污管，且在排污管上设置有排污管阀门；

步骤5：水库取水：用引水管道连接地下水库和试验大厅房顶的大型稳定水位的水池，使用时，先使用小型水泵将引水管道充满水后，启动大流量离心泵将地下水库内的水通过大流量泵站将其提到试验大厅房顶的大型稳定水位的水池，若水位超过水池高，水将会溢流重新回到水库；

步骤6：进水箱取水：水库通过泄水管道连接三通管，三通管的另外两个接口连接进水箱的进水管，进水箱取水时，先打开泄水管道的排气孔，再打开泄水管道的水闸，将泄水管道中的空气排出，使得水池的水能够顺利流下，进入进水箱，当泄水管道排气孔有水流出时及时关闭排气孔，此时泄水管道已充满水，当进水箱中的水位超过出水孔时，水进入模拟河道，形成模拟水流。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.河工模型试验斜向冲淤进水箱，包括水箱体，水箱体横跨坐落在模拟河道的宽度方向上，其特征在于所述水箱体顶部敞口，所述水箱体包括底板和四个侧板，四个侧板依次首尾相连密封竖直固定在底板四周，底板平铺在模拟河道的河床上，

所述水箱体朝向模拟河道的侧板开设有若干个出水孔，所述水箱体位于模拟河道两侧河岸的侧板开设有倾斜进水孔，所述倾斜进水孔内固定连接有倾斜进水管，所述倾斜进水管与水箱体贯通，所述倾斜进水管从进水端到出水端倾斜向下，水从倾斜进水管倾斜向下冲到水箱体内底部，水从出水孔中流出进入模拟河道，模拟河道内水流；

位于模拟河道两侧河岸的侧板靠近底部边缘还开设有下部进水孔，所述下部进水孔内水平连接有水平进水管，水平进水管内的水水平冲到底板上；

所述倾斜进水管与侧板的倾斜角度在20°~45°之间；

所述出水孔在水箱体朝向模拟河道的侧板的上部部分或者下部部分，或者出水孔分布在水箱体朝向模拟河道的侧板的一整面；

所述水箱体内水平设置有若干个横向拉力板，所述横向拉力板的两端连接水箱体朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。

2.根据权利要求1所述的河工模型试验斜向冲淤进水箱，其特征在于所述倾斜进水孔和下部进水孔均设置有若干个，每个倾斜进水孔均连接有倾斜进水管，每个下部进水孔中均连接有水平进水管。

3.根据权利要求2所述的河工模型试验斜向冲淤进水箱，其特征在于若干个倾斜进水孔呈一排分布，任意相邻的两个倾斜进水管的倾斜程度不同，相间的倾斜进水管的倾斜程度相同，若干个下部进水孔呈一排分布。

4.根据权利要求2所述的河工模型试验斜向冲淤进水箱，其特征在于所述若干个倾斜进水孔呈两排或者两排以上分布，每一排的倾斜进水管的倾斜程度一致，且从上到下每一排的倾斜进水管的倾斜角度依次减小。

5.根据权利要求1所述的河工模型试验斜向冲淤进水箱，其特征在于所述水箱体内的底部四周边缘均设置有若干个三角支撑板，所述三角支撑板的两个直角边分别连接水箱体的底部和侧板。