CN108374383A - 河工模型试验开敞式进水箱 - Google Patents

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CN108374383A CN201810049464.XA CN201810049464A CN108374383A CN 108374383 A CN108374383 A CN 108374383A CN 201810049464 A CN201810049464 A CN 201810049464A CN 108374383 A CN108374383 A CN 108374383A
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宋为威
许青
逄敏
逄勇
罗缙
傅星乾
宋达昊
胡祉冰
王茜
甄自强
瞿清
瞿一清
张鹏
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B1/00Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
    • E02B1/02Hydraulic models

Abstract

本发明公开了河工模型试验开敞式进水箱,该进水箱用于模拟河道上游来水,其特征在于包括水箱体,所述水箱体顶部敞口,所述水箱体横跨坐落在模拟河道上游的宽度方向上,所述水箱体朝向河道下游一侧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进水孔,所述进水孔内固定连接有进水管,所述进水管与水箱体内贯通,从进水管朝向水箱体内输送水,水从出水孔中流出进入模拟河道,模拟河道上游水流。

Description

河工模型试验开敞式进水箱
技术领域
[0001] 本发明涉及河工模型试验开敞式进水箱,属于河工模型试验技术领域。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 河工模型试验时,若直接将管道接入模型河床,将会严重千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。
发明内容
[0004] 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开敞式进水箱,其具 体技术方案如下: 河工模型试验开敞式进水箱,该进水箱用于模拟河道上游来水,包括水箱体,所述水箱 体顶部敞口,所述水箱体横跨坐落在模拟河道上游的宽度方向上, 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的四 周, 所述水箱体朝向河道下游一侧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进水孔,所述进水孔内固定连接有进水管,所述进水管与水箱体内 贯通,从进水管朝向水箱体内输送水,水从出水孔中流出进入模拟河道,模拟河道上游水 流; 所述进水管与进水孔连接处设置有扩充管,所述扩充管呈漏斗形状,所述扩充管的大 口端与进水孔连接,扩充管的小口端与进水管连接; 进水孔位于对应的水箱侧板的宽度中间位置,并靠近底板位置。
[0005] 所述出水孔分布在水箱体朝向河道下游一侧的侧板的上部部分。
[0006] 所述出水孔分布在水箱体朝向河道下游一侧的侧板的下部部分。
[0007] 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 的一组相对侧板。
[0008] 所述横向拉力板的两端连接水箱体的朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 本发明的有益效果是: 本发明,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
[0012]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2的纵向截面示意图, 图3是本发明实施3的纵向截面示意图, 图4是本发明实施1的整体结构示意图, 附图标记列表:1一侧向板;2—出水侦彳面板;3—背水侦_板;4—底板;5—横向拉力板; 6—垂向三角支撑板;7—进水孔;8—出水孔;9一进水管道。
具体实施方式
[0013]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。
[0014]图1是本发明的结构示意图, 实施例1:结合附图可见,本河工模型试验开敞式进水箱,该进水箱用于模拟河道上游 来水,包括水箱体,所述水箱体顶部敞口,所述水箱体横跨坐落在模拟河道上游的宽度方向 上, 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的四 周, 所述水箱体朝向河道下游一侧的侧板开设有若干个出水孔,出水孔分布在水箱体朝向 河道下游一侧的侧板的整面。此模型是针对上游河道断面高或水库模型设计的进水箱,由 于上游断面水深较大,按照一定比例缩放到模型上仍然具有具有较高的断面。而一般进水 箱的进水速度较快,水深较浅,不能模拟出高断面或水库的水位高和流速慢的情况。针对上 游断面难以模拟高断面河道或水库的高水位和慢流速的情况,本设计的进水箱将进水侧的 全侧面进行开孔,孔口较小(直径约为lcm,孔边缘相距lcm),且横向拉力板能够满足高水位 的受力要求,同时垂向三角板起到纵向支撑作用,使得小孔缓慢出流,纵向水深满足上游河 道高断面和水库的要求。
[0015] 所述水箱体位于模拟河道两侧河岸的侧板开设有进水孔,所述进水孔内固定连接 有进水管,所述进水管与水箱体内贯通,从进水管朝向水箱体内输送水,水从出水孔中流出 进入模拟河道,模拟河道上游水流。
[0016]所述进水管与进水孔连接处设置有扩充管,所述扩充管呈漏斗形状,所述扩充管 的大口端与进水孔连接,扩充管的小口端与进水管连接。
[0017] 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 的一组相对侧板。
[0018] 所述横向拉力板的两端连接水箱体的朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。
[0019] 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。
[0020] 所述进水孔位于对应的水箱侧板的宽度中间位置,并靠近底板位置。
[0021] 实施例2:所述出水孔分布在水箱体朝向河道下游一侧的侧板的上部部分。其他与 实施例1相同。该进水箱是针对模拟长度大于l〇〇Km的大型河工模型设计的进水箱,由于上 下游跨度较大,且河道具有一定的坡降(一般>1/100000),根据河工模型试验规程上下游在 垂向的高度差较大(>lm)。针对这样的现象,上游高度高于下游大于lm,若将下游河床置于 地面,则上游河床将会高于lm,这样会造成上游进水困难,若将进水侧全部开孔,将会造成 漏水,若将进水箱抬高将会增加进水箱的成本,同时也会增加管理的成本。
[0022]若仅仅将上板面开孔,形成上板面进水孔,使得进水面提高,此进水箱是针对大型 长跨度的河工模型设计的,解决了大型长跨度的河工模型在较高高度进水困难的问题,避 免了制造成本的高昂,避免了人为管理的繁琐,使得模型试验准确计量。
[0023]实施例3:所述出水孔分布在水箱体朝向河道下游一侧的侧板的下部部分。其他与 实施例1相同。在传统河工模型试验的进水存在流速不稳定,水位不稳定,流态不稳定的现 象。而在河工模型试验过程中,按照河工模型试验规程的要求,需要调整进水流态,使得进 水稳定,保持一定的水位和一定的流速。单侧向进水会使得水箱的流态变得紊乱,在出水方 向形成较强紊动,而在背水方向形成扰动性较弱的死水区,容易形成污垢沉积。
[0024]针对传统进水箱的进水扰动性大的问题,设计出双进水孔对冲消能,减少水的动 能,同时再通过小孔出流,消除进入模型水流的能量,使得进入模型的水流具有较好的流 态。本发明是针对传统进水箱紊动较大的一种改进,使得出水更加平稳,通过调整小孔(孔 径1 cm)之间的间距,调整不同的出水面积,适用于不同出水流量的模型。
[0025]本发明具体使用过程: 步骤1:布置进水管:在模拟河道的两岸开设用于水平摆放进水管的通道,进水管从该 通道中穿过,并与进水箱贯通,进水箱两侧的进水管分别连接到一个三通管的出水口,三通 管的两个出水口的口径一致,三通管的进水口连接水源水管,所述水源水管连接到恒定水 头的水塔; 步骤2:进水:从进水管中朝向进水箱中引水,水同时从进水箱的两端流入,所述进水管 设置有阀门,阀门与进水孔之间设置有电磁流量计或者超声波流量计,所述步骤3中首先打 开两个进水管道上的阀门,使得两个阀门开度一致,通过电磁流量计或者超声波流量计量 取进水管的引水流量,且水流的势能相同,相互对冲消能,进水箱的水位升高后,从出水孔 中溢出,流到模拟河道中,模拟水流。
[0026]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。
[0027]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 (6)

1. 河工模型试验开敞式进水箱,该进水箱用于模拟河道上游来水,其特征在于包括水 箱体,所述水箱体顶部敞口,所述水箱体横跨坐落在模拟河道上游的宽度方向上, 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的四 周, 所述水箱体朝向河道下游一侧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进水孔,所述进水孔内固定连接有进水管,所述进水管与水箱体内 贯通,从进水管朝向水箱体内输送水,水从出水孔中流出进入模拟河道,模拟河道上游水 流; 所述进水管与进水孔连接处设置有扩充管,所述扩充管呈漏斗形状,所述扩充管的大 口端与进水孔连接,扩充管的小口端与进水管连接; 进水孔位于对应的水箱侧板的宽度中间位置,并靠近底板位置。
2. 根据权利要求1所述的河工模型试验开敞式进水箱,其特征在于所述出水孔分布在 水箱体朝向河道下游一侧的侧板的上部部分。
3. 根据权利要求1所述的河工模型试验开敞式进水箱,其特征在于所述出水孔分布在 水箱体朝向河道下游一侧的侧板的下部部分。
4. 根据权利要求1所述的河工模型试验开敞式进水箱,其特征在于所述水箱体内水平 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的一组相对侧板。
5. 根据权利要求4所述的河工模型试验开敞式进水箱,其特征在于所述横向拉力板的 两端连接水箱体的朝向模拟河道上下游的一组相对侧板。
6. 根据权利要求1所述的河工模型试验开敞式进水箱,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。
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