CN114333537A - 一种河网河流动力模拟装置及模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河网河流动力模拟装置及模拟方法，具体涉及河流水环境模拟技术领域，包括箱体，所述箱体内腔后部固定安装有测试台，所述测试台与箱体的前侧壁之间形成储存腔，所述测试台的前端设置有斜坡面，且斜坡面上固定安装有液面高度控制机构，所述测试台上端中部开设有模拟河道，所述测试台上端后部滑动安装有储存装置，所述箱体的右侧固定安装有储存腔相互连通的水管，所述水管远离储存腔的一端贯穿安装板并固定安装有出水嘴。本发明所述的一种河网河流动力模拟装置及模拟方法，能够控制模拟河道内的液面高度，通过多次调整硅胶板的高度实现多次实验，其实用性具有显著的提升，并且整个装置在使用时能够对水和沙粒进行重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及河流水环境模拟技术领域，特别涉及一种河网河流动力模拟装置及模拟方法。
背景技术
河网由众多的分汊河道和汊口组成，水流在某一支汊的运动，都对河网的整体有“牵一发而动全身”的影响。由于河网多位于河口地区，它不仅受到上游径流的作用，而且还受到外海潮汐的影响，使得河网中的动力作用十分复杂。
分汊河道的流量分配一直是河流动力学研究中的经典问题。它关系到泥沙、营养物及污染物等入海物质通量的分配，从而影响下游河道的生态系统和相关的航道、桥梁工程。而复杂河网中流量分配则涉及到更多的影响因素和更复杂的作用机制，十分值得探讨。
基于上述技术背景，本发明提出一种河网河流动力模拟装置及模拟方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种河网河流动力模拟装置及模拟方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种河网河流动力模拟装置及模拟方法，包括箱体，所述箱体内腔后部固定安装有测试台，所述测试台与箱体的前侧壁之间形成储存腔，所述储存腔内设置有筛板，所述测试台的前端设置有斜坡面，且斜坡面上固定安装有液面高度控制机构，所述测试台上端中部开设有模拟河道，所述测试台上端后部滑动安装有储存装置，所述箱体的右侧固定安装有储存腔相互连通的水管，且水管靠近储存腔的一侧外表面设置有离心泵，所述箱体后端下部和右端下部均固定安装有用于支撑固定水管的支撑板，所述箱体上端后部固定安装有离心泵，所述水管远离储存腔的一端贯穿安装板并固定安装有出水嘴，且出水嘴延伸至模拟河道正上方，所述水管外表面靠近安装板的一侧设置有电磁流量阀；
所述模拟河道包括沙粒沉积区、第一分河道和第二分河道，所述第一分河道和第二分河道均连接在沙粒沉积区的后部且与沙粒沉积区相互连通；
所述液面高度控制机构包括固定安装在斜坡面上端的龙门架，所述龙门架的水平部分上端中部螺纹连接有螺杆，且螺杆的上端固定安装有旋钮，所述螺杆的下端贯穿龙门架水平部分延伸至其下方并通过轴承转动安装有水平板，所述龙门架的竖直部分与测试台之间均开设有限位槽，且两个所述限位槽之间共同滑动安装有硅胶板，所述硅胶板固定连接在水平板后端。
优选的，所述储存装置包括安装座，所述安装座的下端对称固定安装有两个滑条，所述安装座的上端中部固定安装有储存斗，所述储存斗的内腔中部固定安装有网孔板，所述安装座的下端中部开设有下料腔。
优选的，所述测试台上端开设有两个相互平行的滑槽，且滑槽与沙粒沉积区相互平行，两个所述滑条分别滑动安装在两个滑槽内将储存装置与测试台滑动安装在一起。
优选的，所述下料腔位于沙粒沉积区正上方，且下料腔的侧壁下部向内侧收拢倾斜。
优选的，所述储存腔的左侧壁和右侧壁均开设有两个竖直槽，所述筛板的两端均固定安装有滑块，所述筛板的上端对称固定安装有两个拉环，四个所述滑块分别滑动连接在四个竖直槽内将筛板与储存腔滑动安装在一起。
优选的，所述竖直槽的长度为储存腔的长度的一半，所述水管与储存腔的连接处位于储存腔下方，且水管与储存腔的连接处设置有过滤网。
优选的，所述第一分河道和第二分河道的出口处边缘均固定安装有密封条，且密封条紧贴硅胶板，所述硅胶板上开设有若干个用于排水的通孔。
优选的，所述龙门架的竖直部分后端刻有刻度线。
一种采用上述河网河流动力模拟装置进行模拟的方法，具体步骤如下：
S1、在储存装置内储存用于试验的沙粒，并且在储存腔储存洁净水，并使液面位于筛板以上；
S2、通过旋转旋钮带动螺杆转动，进而利用丝杆原理，使得硅胶板在两个限位槽内上下移动，然后利用龙门架的竖直部分后端的刻度线控制硅胶板的高度，进而能够控制模拟河道内的液面高度，启动离心泵，同时打开电磁流量阀，将储存腔内的水通过水管送入到沙粒沉积区、第一分河道和第二分河道内；
S3、左右滑动储存装置，使得其内储存的沙粒在移动产生的震动下通过网孔板落入到沙粒沉积区底部平铺形成沙粒层；
S4、利用电磁流量阀控制流量达到控制水流速的目的，从而利用流动的水流带动沙粒运动，通过观察沙粒运动的位置和速度，即可达到感知该深度下水流动力的目的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明在使用过程中，通过设置有液面高度控制机构和电磁流量阀，能够利用电磁流量阀控制流量达到控制水流速的目的，从而利用流动的水流带动沙粒运动，通过观察沙粒运动的位置和速度，即可达到感知该深度下水流动力的目的，在实际使用时，可通过多次调整硅胶板的高度实现多次实验，提高本发明的实用性，通过旋转旋钮带动螺杆转动，进而利用丝杆原理，利用龙门架的竖直部分后端的刻度线控制硅胶板的高度，进而能够控制模拟河道内的液面高度，其实用性具有显著的提升，并且整个装置在使用时能够对水和沙粒进行重复利用，操作方便，节约资源。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的筛板的安装位置示意图；
图3为本发明的模拟河道的结构示意图；
图4为本发明的图2中A处结构放大图；
图5为本发明的储存装置的剖切示意图；
图6为本发明的筛板的结构示意图。
图中：1、箱体；2、测试台；3、模拟河道；31、沙粒沉积区；32、第一分河道；33、第二分河道；4、液面高度控制机构；41、龙门架；42、螺杆；43、旋钮；44、水平板；45、硅胶板；46、限位槽；5、储存装置；51、安装座；52、滑条；53、储存斗；54、网孔板；55、下料腔；6、水管；7、支撑板；8、离心泵；9、安装板；10、电磁流量阀；11、储存腔；12、出水嘴；13、筛板；14、滑槽；15、竖直槽；16、滑块；17、拉环；18、斜坡面；19、密封条。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-6所示，一种河网河流动力模拟装置及模拟方法，包括箱体1，箱体1内腔后部固定安装有测试台2，测试台2与箱体1的前侧壁之间形成储存腔11，储存腔11内设置有筛板13，测试台2的前端设置有斜坡面18，且斜坡面18上固定安装有液面高度控制机构4，测试台2上端中部开设有模拟河道3，测试台2上端后部滑动安装有储存装置5，箱体1的右侧固定安装有储存腔11相互连通的水管6，且水管6靠近储存腔11的一侧外表面设置有离心泵8，箱体1后端下部和右端下部均固定安装有用于支撑固定水管6的支撑板7，箱体1上端后部固定安装有离心泵8，水管6远离储存腔11的一端贯穿安装板9并固定安装有出水嘴12，且出水嘴12延伸至模拟河道3正上方，所述水管6外表面靠近安装板9的一侧设置有电磁流量阀10。
其中，如图3所示，模拟河道3包括沙粒沉积区31、第一分河道32和第二分河道33，第一分河道32和第二分河道33均连接在沙粒沉积区31的后部且与沙粒沉积区31相互连通；利用沙粒沉积区31、第一分河道32和第二分河道33相互配合模拟河网结构。
请参阅图4，液面高度控制机构4包括固定安装在斜坡面18上端的龙门架41，龙门架41的水平部分上端中部螺纹连接有螺杆42，且螺杆42的上端固定安装有旋钮43，螺杆42的下端贯穿龙门架41水平部分延伸至其下方并通过轴承转动安装有水平板44，龙门架41的竖直部分与测试台2之间均开设有限位槽46，且两个限位槽46之间共同滑动安装有硅胶板45，硅胶板45固定连接在水平板44后端，硅胶板45上开设有若干个用于排水的通孔；龙门架41的竖直部分后端刻有刻度线；能够看出的是，通过旋转旋钮43带动螺杆42转动，进而利用丝杆原理，使得硅胶板45在两个限位槽46内上下移动，然后利用龙门架41的竖直部分后端的刻度线控制硅胶板45的高度，进而达到控制模拟河道3内的液面高度的目的。
应当说明的是，第一分河道32和第二分河道33的出口处边缘均固定安装有密封条19，且密封条19紧贴硅胶板45，在实际使用过程中，利用密封条19和硅胶板45配合，能够有效避免模拟河道3内的水从硅胶板45与密封条19的接触缝隙之间通过。
如图5所示，储存装置5包括安装座51，安装座51的下端对称固定安装有两个滑条52，安装座51的上端中部固定安装有储存斗53，储存斗53的内腔中部固定安装有网孔板54，安装座51的下端中部开设有下料腔55；下料腔55位于沙粒沉积区31正上方，且下料腔55的侧壁下部向内侧收拢倾斜；本发明中储存斗53的实际使用时需要满足：静止时沙粒不能从该孔径内通过，而移动产生振动时，沙粒能够通过网孔板54落下，下料腔55的侧壁下部向内侧收拢倾斜，能够使得储存斗53内储存的沙粒顺利的从下料腔55的侧壁进入到模拟河道3内。
另外，测试台2上端开设有两个相互平行的滑槽14，且滑槽14与沙粒沉积区31相互平行，两个滑条52分别滑动安装在两个滑槽14内将储存装置5与测试台2滑动安装在一起；因此在使用的过程中，能利用滑条52和滑槽14配合使得储存装置5前后移动，并且在移动的过程中产生振动，进而将储存斗53内的沙粒抖落。
请参阅图3和图6，本发明中，储存腔11的左侧壁和右侧壁均开设有两个竖直槽15，筛板13的两端均固定安装有滑块16，筛板13的上端对称固定安装有两个拉环17，四个滑块16分别滑动连接在四个竖直槽15内将筛板13与储存腔11滑动安装在一起；利用滑块16与竖直槽15配合，能够通过拉环17再将整个筛板13取出，进而便于将其过滤的沙粒取出，进行重复利用；
应当说明的是，在本发明中，竖直槽15的长度为储存腔11的长度的一半，水管6与储存腔11的连接处位于储存腔11下方，在实际使用时利用筛板13能够对从硅胶板45缝隙中冲下的沙粒进行过滤收集，以便于进行重复利用，而水管6与储存腔11的连接处设置有过滤网，能够进一步避免沙粒进入到水管6内导致发生堵塞。
本发明还公开了采用上述的河网河流动力模拟装置进行模拟的方法，具体步骤如下：
S1、在储存装置5内储存用于试验的沙粒，并且在储存腔11储存洁净水，并使液面位于筛板13以上；
在后续的使用过程中，能够利用水管6和离心泵8配合，实现对储存腔11内的水的循环利用，节约了水资源；
S2、通过旋转旋钮43带动螺杆42转动，进而利用丝杆原理，使得硅胶板45在两个限位槽46内上下移动，然后利用龙门架41的竖直部分后端的刻度线控制硅胶板45的高度，进而能够控制模拟河道3内的液面高度，启动离心泵8，同时打开电磁流量阀10，将储存腔11内的水通过水管6送入到沙粒沉积区31、第一分河道32和第二分河道33内；
S3、左右滑动储存装置5，使得其内储存的沙粒在移动产生的震动下通过网孔板54落入到沙粒沉积区31底部平铺形成沙粒层；
S4、利用电磁流量阀10控制流量达到控制水流速的目的，从而利用流动的水流带动沙粒运动，通过观察沙粒运动的位置和速度，即可达到感知该深度下水流动力的目的；在实际使用时，可通过多次调整硅胶板45的高度实现多次实验，提高本发明的实用性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种河网河流动力模拟装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)内腔后部固定安装有测试台(2)，所述测试台(2)与箱体(1)的前侧壁之间形成储存腔(11)，所述储存腔(11)内设置有筛板(13)，所述测试台(2)的前端设置有斜坡面(18)，且斜坡面(18)上固定安装有液面高度控制机构(4)，所述测试台(2)上端中部开设有模拟河道(3)，所述测试台(2)上端后部滑动安装有储存装置(5)，所述箱体(1)的右侧固定安装有储存腔(11)相互连通的水管(6)，且水管(6)靠近储存腔(11)的一侧外表面设置有离心泵(8)，所述箱体(1)后端下部和右端下部均固定安装有用于支撑固定水管(6)的支撑板(7)，所述箱体(1)上端后部固定安装有离心泵(8)，所述水管(6)远离储存腔(11)的一端贯穿安装板(9)并固定安装有出水嘴(12)，且出水嘴(12)延伸至模拟河道(3)正上方，且水管(6)外表面靠近安装板(9)的一侧设置有电磁流量阀(10)；
所述模拟河道(3)包括沙粒沉积区(31)、第一分河道(32)和第二分河道(33)，所述第一分河道(32)和第二分河道(33)均连接在沙粒沉积区(31)的后部且与沙粒沉积区(31)相互连通；
所述液面高度控制机构(4)包括固定安装在斜坡面(18)上端的龙门架(41)，所述龙门架(41)的水平部分上端中部螺纹连接有螺杆(42)，且螺杆(42)的上端固定安装有旋钮(43)，所述螺杆(42)的下端贯穿龙门架(41)水平部分延伸至其下方并通过轴承转动安装有水平板(44)，所述龙门架(41)的竖直部分与测试台(2)之间均开设有限位槽(46)，且两个所述限位槽(46)之间共同滑动安装有硅胶板(45)，所述硅胶板(45)固定连接在水平板(44)后端。
2.根据权利要求1所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述储存装置(5)包括安装座(51)，所述安装座(51)的下端对称固定安装有两个滑条(52)，所述安装座(51)的上端中部固定安装有储存斗(53)，所述储存斗(53)的内腔中部固定安装有网孔板(54)，所述安装座(51)的下端中部开设有下料腔(55)。
3.根据权利要求2所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述测试台(2)上端开设有两个相互平行的滑槽(14)，且滑槽(14)与沙粒沉积区(31)相互平行，两个所述滑条(52)分别滑动安装在两个滑槽(14)内将储存装置(5)与测试台(2)滑动安装在一起。
4.根据权利要求2所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述下料腔(55)位于沙粒沉积区(31)正上方，且下料腔(55)的侧壁下部向内侧收拢倾斜。
5.根据权利要求1所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述储存腔(11)的左侧壁和右侧壁均开设有两个竖直槽(15)，所述筛板(13)的两端均固定安装有滑块(16)，所述筛板(13)的上端对称固定安装有两个拉环(17)，四个所述滑块(16)分别滑动连接在四个竖直槽(15)内将筛板(13)与储存腔(11)滑动安装在一起。
6.根据权利要求1所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述竖直槽(15)的长度为储存腔(11)的长度的一半，所述水管(6)与储存腔(11)的连接处位于储存腔(11)下方，且水管(6)与储存腔(11)的连接处设置有过滤网。
7.根据权利要求1所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述第一分河道(32)和第二分河道(33)的出口处边缘均固定安装有密封条(19)，且密封条(19)紧贴硅胶板(45)，所述硅胶板(45)上开设有若干个用于排水的通孔。
8.根据权利要求1所述的一种河网河流动力模拟装置，其特征在于：所述龙门架(41)的竖直部分后端刻有刻度线。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的河网河流动力模拟装置进行模拟的方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、在储存装置(5)内储存用于试验的沙粒，并且在储存腔(11)储存洁净水，并使液面位于筛板(13)以上；
S2、通过旋转旋钮(43)带动螺杆(42)转动，进而利用丝杆原理，使得硅胶板(45)在两个限位槽(46)内上下移动，然后利用龙门架(41)的竖直部分后端的刻度线控制硅胶板(45)的高度，进而能够控制模拟河道(3)内的液面高度，启动离心泵(8)，同时打开电磁流量阀(10)，将储存腔(11)内的水通过水管(6)送入到沙粒沉积区(31)、第一分河道(32)和第二分河道(33)内；
S3、左右滑动储存装置(5)，使得其内储存的沙粒在移动产生的震动下通过网孔板(54)落入到沙粒沉积区(31)底部平铺形成沙粒层；
S4、利用电磁流量阀(10)控制流量达到控制水流速的目的，从而利用流动的水流带动沙粒运动，通过观察沙粒运动的位置和速度，即可达到感知该深度下水流动力的目的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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