CN113322885A - 一种模拟海啸发生装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模拟海啸发生装置及其操作方法，包括水循环槽，水循环槽内设有海床地基制备箱和蓄水槽，蓄水槽设置在海床地基制备箱一侧，海床地基制备箱靠近蓄水槽的一侧和相对侧均设有溢水口，蓄水槽内设有滑动板，蓄水槽内壁设有导轨，滑动板侧部设有与导轨配合的滑块，滑动板与蓄水膜下端连接，蓄水槽内壁上端设有与蓄水膜上端连接的固定块，蓄水膜和滑动板形成蓄水腔，蓄水槽内设有固定座，丝杠通过轴承转动安装在固定座上，丝杠通过驱动电机驱动，滑动板上设有与丝杠配合的螺纹孔。该装置和操作方法可以模拟小比尺海啸，更接近真实的海啸形成过程。

Description

一种模拟海啸发生装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及室内海洋环境荷载模拟重现领域，特别涉及一种模拟海啸发生装置及其操作方法。
背景技术
海底地震、火山喷发、滑坡等导致海底地形剧变，引起海水急剧上升或下降，形成高大数十米的灾害性海浪向四周扩散开来，对沿海、近远海设施造成严重破坏。
目前对海啸研究模拟多见建立理论或数值模型方法分析模拟，而相关海啸模拟重现装置研究较少。当前针对性的大比尺海啸发生装置较少，一般为大尺度波浪水槽造波模拟海啸波，小比尺海啸发生装置以日本京都大学海啸发生装置为代表，其海啸发生为闸口水流出至闸口后海床，水流涌出后形成海啸波。
现有大比尺装置难以灵活改变波高、海床坡度等试验参数，且费用较高。以日本京都大学海啸发生装置为代表的装置同一实验难以多次制造海啸，且以水从闸口流出至海床制造海啸，与真实海水突然雍高或骤降引发海啸有差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟海啸发生装置及其操作方法，模拟小比尺海啸，更接近真实的海啸形成过程。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模拟海啸发生装置，包括水循环槽，水循环槽内设有海床地基制备箱和蓄水槽，蓄水槽设置在海床地基制备箱一侧，海床地基制备箱靠近蓄水槽的一侧和相对侧均设有溢水口，蓄水槽内设有滑动板，蓄水槽内壁设有导轨，滑动板侧部设有与导轨配合的滑块，滑动板与蓄水膜下端连接，蓄水槽内壁上端设有与蓄水膜上端连接的固定块，蓄水膜和滑动板形成蓄水腔，蓄水槽内设有固定座，丝杠通过轴承转动安装在固定座上，丝杠通过驱动电机驱动，滑动板上设有与丝杠配合的螺纹孔。
优选的方案中，所述蓄水膜的材质为橡胶。
优选的方案中，所述水循环槽上端设有水泵，水泵的进水口与进水管连接，出水口与出水管连接，进水管端部设置在水循环槽内，出水管的端部设置在滑动板上方。
优选的方案中，所述海床地基制备箱内设有吸波机构，吸波机构设置在远离蓄水槽的一侧，吸波机构包括吸波板，吸波板上设有若干通孔。
优选的方案中，所述吸波板和海床地基制备箱的侧壁之间填充卵石。
优选的方案中，所述溢水口设有可拆卸挡板。
优选的方案中，所述溢流口上侧设有卡装槽，可拆卸挡板底部设有与卡装槽配合的卡装凸起。
优选的方案中，所述海床地基制备箱和蓄水槽底部设有若干支撑腿。
优选的方案中，所述水循环槽内设有限位槽孔，支撑腿设置在限位槽孔内。
本发明还提供一种模拟海啸发生装置的操作方法，包括如下步骤：
步骤一、在海床地基制备箱中制备地基；
步骤二、在蓄水膜和滑动板形成的蓄水腔中加入水，水通过靠近蓄水槽的一侧溢水口进入海床地基制备箱，海床地基制备箱中的水位与溢水口下缘齐平，启动驱动电机，带动丝杠转动，带动滑动板沿导轨向上移动，蓄水腔中水被托举后涌入海床地基制备箱中，形成海啸；
步骤三、待海床地基制备箱中水面平稳后，进行下一次海啸制造。
本发明提供的一种模拟海啸发生装置及其操作方法，通过驱动电机带动丝杠转动，带动滑动板下移动，从而带动蓄水膜上下移动，蓄水腔中的水通过托举后涌入海床地基制备箱，形成海啸。该装置可以模拟小比尺海啸，通过调节滑动板的上升高度和上升速度，自由调节海啸波高，更接近真实的海啸形成过程。
优选的，通过设置吸波板，极大消除反射波，可短时间内重复多次造啸，提高试验效率。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2为图1中沿A-A面的剖视图；
图3为图2沿B-B面的剖视图；
图4为图1中C中的放大图；
图5为可拆卸挡板的安装示意图；
图中：水循环槽1，海床地基制备箱2，蓄水槽3，滑动板4，导轨5，滑块6，蓄水膜7，固定块8，固定座9，丝杠10，驱动电机11，水泵12，进水管13，出水管14，吸波板15，卵石16，可拆卸挡板17，支撑腿18，限位槽孔19，溢水口201，卡装槽202，通孔1501，卡装凸起1701。
具体实施方式
如图1~4所示，一种模拟海啸发生装置，包括水循环槽1，水循环槽内部空间长宽高分别为1800mm、600mm和1200mm，水循环槽1内设有海床地基制备箱2和蓄水槽3，蓄水槽3设置在海床地基制备箱2一侧，蓄水槽3可以与海床地基制备箱2一体设置，海床地基制备箱2靠近蓄水槽3的一侧和相对侧均设有溢水口201，蓄水槽3内设有滑动板4，蓄水槽3内壁设有导轨5，滑动板4侧部设有与导轨5配合的滑块6，滑动板4与蓄水膜7下端连接，蓄水槽3内壁上端设有与蓄水膜7上端连接的固定块8，蓄水膜7和滑动板4形成上端开口的蓄水腔，蓄水槽3内设有两组固定座9，丝杠10通过轴承转动安装在固定座9上，丝杠10通过驱动电机11驱动，滑动板4上设有与丝杠10配合的螺纹孔。
在本实施例中，所述蓄水膜7的材质为橡胶。
通过驱动电机11带动丝杠10转动，带动滑动板4上下移动，从而带动蓄水膜7上下移动，蓄水腔中的水通过托举后涌入海床地基制备箱2，形成海啸。该装置可以模拟小比尺海啸，通过调节滑动板4的上升高度和上升速度，自由调节海啸波高，更接近真实的海啸形成过程。
优选的，所述水循环槽1上端设有水泵12，水泵12的进水口与进水管13连接，出水口与出水管14连接，进水管13端部设置在水循环槽1内，出水管14的端部设置在滑动板4上方。
通过水泵12将水循环槽1内的水输送至蓄水槽3内，有利于水循环利用，方便加水。
所述海床地基制备箱2内设有吸波机构，吸波机构设置在远离蓄水槽3的一侧，吸波机构包括吸波板15，吸波板15上设有若干通孔1501。
通过设置吸波板15，极大消除反射波，可短时间内重复多次造啸，提高试验效率。
所述吸波板15和海床地基制备箱2的侧壁之间填充卵石16。通过填充卵石16，提高吸波板15的抗冲击稳定性，有助于消除反射波。
所述溢水口201设有可拆卸挡板17。
具体的，如图5所示，所述溢流口201上侧设有卡装槽202，可拆卸挡板17底部设有与卡装槽202配合的卡装凸起1701。
当进行造啸时，将可拆卸挡板17取下，有助于蓄水槽3的水涌入海床地基制备箱2中，保证顺利造啸，同时，当对海床地基制备箱2中制备软黏土泥浆地基，进行可拆卸挡板17的安装，用于格挡泥浆，防止泥浆流入水循环槽1和蓄水槽3。
优选的，所述海床地基制备箱2和蓄水槽3底部设有若干支撑腿18。
所述水循环槽1内设有限位槽孔19，支撑腿18设置在限位槽孔19内。通过限位槽孔19对支撑腿18进行限位。
通过设置支撑腿18将海床地基制备箱2和蓄水槽3架高，有利于水循环槽1中水的循环流动。
一种模拟海啸发生装置的操作方法，包括如下步骤：
步骤一、在海床地基制备箱2中制备地基。
步骤二、在水循环槽1中加水，使其水位超过进水管13一定高度，通过水泵12在蓄水膜7和滑动板4形成蓄水腔中加入一定高度的水，水通过靠近蓄水槽3的一侧溢水口201进入海床地基制备箱2，海床地基制备箱2中的水位与溢水口201下缘齐平，启动驱动电机11，带动丝杠10转动，带动滑动板4沿导轨5向上移动，蓄水腔中水被托举后涌入海床地基制备箱2中，形成海啸，水从溢水口201流出，通过波流出和消波机构结合，极大消除反射波，可短时间内重复多次造啸，提高试验效率。
步骤三、待海床地基制备箱2中水面平稳后，进行下一次海啸制造。

Claims (10)

1.一种模拟海啸发生装置，其特征在于：包括水循环槽（1），水循环槽（1）内设有海床地基制备箱（2）和蓄水槽（3），蓄水槽（3）设置在海床地基制备箱（2）一侧，海床地基制备箱（2）靠近蓄水槽（3）的一侧和相对侧均设有溢水口（201），蓄水槽（3）内设有滑动板（4），蓄水槽（3）内壁设有导轨（5），滑动板（4）侧部设有与导轨（5）配合的滑块（6），滑动板（4）与蓄水膜（7）下端连接，蓄水槽（3）内壁上端设有与蓄水膜（7）上端连接的固定块（8），蓄水膜（7）和滑动板（4）形成蓄水腔，蓄水槽（3）内设有固定座（9），丝杠（10）通过轴承转动安装在固定座（9）上，丝杠（10）通过驱动电机（11）驱动，滑动板（4）上设有与丝杠（10）配合的螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述蓄水膜（7）的材质为橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述水循环槽（1）上端设有水泵（12），水泵（12）的进水口与进水管（13）连接，出水口与出水管（14）连接，进水管（13）端部设置在水循环槽（1）内，出水管（14）的端部设置在滑动板（4）上方。
4.根据权利要求1所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述海床地基制备箱（2）内设有吸波机构，吸波机构设置在远离蓄水槽（3）的一侧，吸波机构包括吸波板（15），吸波板（15）上设有若干通孔（1501）。
5.根据权利要求4所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述吸波板（15）和海床地基制备箱（2）的侧壁之间填充卵石（16）。
6.根据权利要求1所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述溢水口（201）设有可拆卸挡板（17）。
7.根据权利要求6所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述溢流口（201）上侧设有卡装槽（202），可拆卸挡板（17）底部设有与卡装槽（202）配合的卡装凸起（1701）。
8.根据权利要求1所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述海床地基制备箱（2）和蓄水槽（3）底部设有若干支撑腿（18）。
9.根据权利要求8所述的一种模拟海啸发生装置，其特征在于：所述水循环槽（1）内设有限位槽孔（19），支撑腿（18）设置在限位槽孔（19）内。
10.根据权利要求1~9任一项所述的一种模拟海啸发生装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在海床地基制备箱（2）中制备地基；
步骤二、在蓄水膜（7）和滑动板（4）形成的蓄水腔中加入水，水通过靠近蓄水槽（3）的一侧溢水口（201）进入海床地基制备箱（2），海床地基制备箱（2）中的水位与溢水口（201）下缘齐平，启动驱动电机（11），带动丝杠（10）转动，带动滑动板（4）沿导轨（5）向上移动，蓄水腔中水被托举后涌入海床地基制备箱（2）中，形成海啸；
步骤三、待海床地基制备箱（2）中水面平稳后，进行下一次海啸制造。
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