CN114459969B - 一种高含沙水体分层泥沙收集装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含沙水体分层泥沙收集装置及其使用方法，该装置包括：分层结构，所述分层结构包括单侧开口的容器，所述容器的开口侧供河道中的涌潮灌入，所述容器内通过隔板按照高程至少分隔成两个容腔，各容腔与开口侧相连通；收沙结构，所述收沙结构包括依次相连的收沙池和清水池，所述收沙池通过第一连接管与所述容腔相连通；其中所述第一连接管上布置有第一水泵，所述清水池内设置有第二水泵，所述收沙池中设置有浊度仪，所述河道中布置有流速仪。模型试验的涌潮快水阶段河道中不同高程的含沙水体通过分层结构依次经过沉沙池、清水池，泥沙经过充分沉淀留存在沉沙池，通过该装置可收集涌潮快水阶段不同高程的泥沙，弥补现有空白。

Description

一种高含沙水体分层泥沙收集装置及使用方法

技术领域

本申请涉及水利试验的技术领域，尤其涉及一种高含沙水体分层泥沙收集装置及使用方法。

背景技术

钱塘江涌潮动力强劲，在潮头过后的快水阶段流速可达8～10m/s，此时大流速造成河床大幅冲刷易造成涉水工程失稳，该阶段涌潮与河床的作用是工程安全关注的焦点问题。了解快水冲刷阶段不同高程的含沙水体中泥沙特征有助于分析涌潮作用下河床的冲刷机理，从而为涌潮河段的最低冲刷高程提供技术支撑。

目前在物理模型试验中对于涌潮快水阶段的水体分层泥沙特征了解较少，仅采用浊度仪初步了解水体的大致含沙量特征，不利于进一步分析河床冲刷机理。

因此对于涌潮冲刷物理模型试验来说，亟需建立一种高含沙水体分层泥沙收集装置。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种高含沙水体分层泥沙收集装置及使用方法，以解决相关技术中存在的目前物理模型试验中无法准确测量涌潮快水阶段的分层泥沙特征的技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种高含沙水体分层泥沙收集装置，用于涌潮物理模型快水阶段泥沙分层收集，该装置包括：

分层结构，所述分层结构埋设在所述涌潮物理模型的河道中，所述分层结构包括单侧开口的容器，所述容器的开口侧供所述河道中的涌潮灌入，所述容器内通过隔板按照高程至少分隔成两个容腔，各容腔与开口侧相连通；

与所述容腔一一对应的收沙结构，所述收沙结构包括依次相连的收沙池和清水池，所述收沙池通过第一连接管与所述容腔相连通；

其中所述第一连接管上布置有第一水泵，用于将所述收沙结构的水泵入所述收沙池，所述清水池内设置有第二水泵，用于将所述清水池中的水泵出，所述收沙池中设置有浊度仪，用于测量所述收沙池中的浊度，所述河道中布置有流速仪，用于测量所述河道中水的流速。

可选地，所述容器为一单侧开口的正方体或长方体。

可选地，所述隔板平行布置在所述容器内，且各所述容腔大小相同。

可选地，所述收沙池和清水池之间设置有拦沙墙。

可选地，所述收沙池的平面形态为三角形，沿水流方向不断加宽。

可选地，所述收沙池的底部有粗糙结构。

可选地，还包括：水库，所述水库与所述水泵的出口通过第二连接管相连通。

可选地，所述水库通过第三连接管与所述河道相连通，以形成涌潮。

可选地，还包括控制单元，所述流速仪、第一水泵、浊度仪、第二水泵均与所述控制单元电相连。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种高含沙水体分层泥沙收集装置的使用方法，包括：

试验时，当流速仪监测流速大于V0时，开启第一水泵，监测流速小于V0时，第一水泵即停止工作；

当浊度仪浊度小于M0时，开启第二水泵，当浊度仪浊度大于M0时，则关闭第二水泵。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本申请的收沙结构采用了分层的容腔结构，克服了泥沙收集时各层泥沙相互干扰，达到了分层收集泥沙的效果。沉沙池采用了三角形的平面形态，使水流在行进过程中扩散减速，克服了水流速度较大泥沙不易沉降的问题，达到了使水体快速澄清的效果。沉沙池底部的粗糙结构增大了底部摩阻，使水流流速快速减弱，克服了水流在沉沙池中形成回流，泥沙不易沉降的问题，达到使水体快速澄清的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本发明实施例提供的一种高含沙水体分层泥沙收集装置的整体结构示意图。

图2为图1中A处的侧视图。

图3为图1中B处的侧视图。

图中：1、水库；2、第二连接管；3、第二水泵；4、清水池；5、收沙池；6、拦沙墙；7、浊度仪；8、第一连接管；9、第一水泵；10、控制单元；11、河道；12、流速仪；13、分层结构；14、第三连接管；51、加糙结构；131、密封圈；132、隔板；15、河床。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

如图1～图3所示，本发明提供一种高含沙水体分层泥沙收集装置，用于涌潮物理模型快水阶段泥沙分层收集，该装置包括：分层结构13、与所述容腔一一对应的收沙结构、第一水泵9、第二水泵3、浊度仪7、流速仪12。

所述分层结构13埋设在所述涌潮物理模型的河道11中，位于河床15表面，所述分层结构13包括单侧开口的容器，所述容器的开口侧供所述河道11中的涌潮灌入，所述容器内通过隔板132按照高程至少分隔成两个容腔，各容腔与开口侧相连通，容腔的个数可以根据实际情况自行设定；具体地，所述容器为一单侧开口的正方体或长方体，所述隔板132平行布置在所述容器内，且各所述容腔大小相同，以保证各个容腔的进水量一致，便于收集泥沙后对比各层含沙量的区别。每个容腔均连接第一连接管8，第一连接管8和容器连接处有密封圈131，保证在更换连接管后连接处密封。

所述收沙结构，用于使泵入的含沙水体消能减速，使水体中泥沙沉淀，再将不含沙的清水泵送回水库中供模型使用，包括依次相连的收沙池5和清水池4，所述收沙池5通过第一连接管8与所述容腔相连通；所述第一连接管8上布置有第一水泵9，用于将所述收沙结构的水泵入所述收沙池5。在流速超过设定阈值时开启第一水泵9，使各层高含沙水体通过第一连接管8进入收沙池5，连接管中流速较大，泥沙不易沉积，可保证装置的耐用性。

所述收沙池5和清水池4之间设置有拦沙墙6，泥沙沉降后清水从表层流至清水池4。

所述收沙池5的平面形态为三角形，沿水流方向不断加宽，使流速减小便于泥沙沉降，进一步地，所述收沙池5的底部还有粗糙结构，同有利于流速的减小，该粗糙结构可以为凹凸不平的结构，主要起到阻碍流速的作用。

所述清水池4内设置有第二水泵3，用于将所述清水池4中的水泵出，所述收沙池5中设置有浊度仪7，用于测量所述收沙池5中的浊度，所述河道11中布置有流速仪12，用于测量所述河道11中水的流速。

为了能将水进行循环利用，还可包括：水库1，所述水库1与所述水泵的出口通过第二连接管2相连通。所述水库1通过第三连接管14与所述河道11相连通，以形成涌潮。

大流速时含沙量相应增大，为了保证所收集的水体是高含沙水体，对收集装置附近的流速进行监测，还包括控制单元10，所述流速仪12、第一水泵9、浊度仪7、第二水泵3均与所述控制单元10电相连。

本申请的收沙结构采用了分层的容腔结构，克服了泥沙收集时各层泥沙相互干扰，达到了分层收集泥沙的效果。沉沙池采用了三角形的平面形态，使水流在行进过程中扩散减速，克服了水流速度较大泥沙不易沉降的问题，达到了使水体快速澄清的效果。沉沙池底部的粗糙结构增大了底部摩阻，使水流流速快速减弱，克服了水流在沉沙池中形成回流，泥沙不易沉降的问题，达到使水体快速澄清的效果。

本发明实施例提供的一种高含沙水体分层泥沙收集装置的使用方法，包括以下步骤：

试验时，当流速仪12监测流速大于V0时，开启第一水泵9，监测流速小于V0时，第一水泵9即停止工作；

当浊度仪7浊度小于M0时，开启第二水泵3，当浊度仪7浊度大于M0时，则关闭第二水泵3。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种高含沙水体分层泥沙收集装置，其特征在于，用于涌潮物理模型快水阶段泥沙分层收集，该装置包括：

分层结构，所述分层结构埋设在所述涌潮物理模型的河道中，所述分层结构包括单侧开口的容器，所述容器的开口侧供所述河道中的涌潮灌入，所述容器内通过隔板按照高程至少分隔成两个容腔，各容腔与开口侧相连通；

与所述容腔一一对应的收沙结构，所述收沙结构包括依次相连的收沙池和清水池，所述收沙池通过第一连接管与所述容腔相连通；

其中所述第一连接管上布置有第一水泵，用于将所述收沙结构的水泵入所述收沙池，所述清水池内设置有第二水泵，用于将所述清水池中的水泵出，所述收沙池中设置有浊度仪，用于测量所述收沙池中的浊度，所述河道中布置有流速仪，用于测量所述河道中水的流速；

其中，所述收沙池和清水池之间设置有拦沙墙；

其中，所述收沙池的平面形态为三角形，沿水流方向不断加宽；

其中，所述收沙池的底部有粗糙结构；

其中，还包括：水库，所述水库与所述第二水泵的出口通过第二连接管相连通；

其中，所述水库通过第三连接管与所述河道相连通，以形成涌潮；

其中，还包括控制单元，所述流速仪、第一水泵、浊度仪、第二水泵均与所述控制单元电相连。

2.根据权利要求1所述的一种高含沙水体分层泥沙收集装置，其特征在于，所述容器为一单侧开口的正方体或长方体。

3.根据权利要求1所述的一种高含沙水体分层泥沙收集装置，其特征在于，所述隔板平行布置在所述容器内，且各所述容腔大小相同。

4.根据权利要求1所述的一种高含沙水体分层泥沙收集装置的使用方法，其特征在于，包括：

试验时，当流速仪监测流速大于V0时，开启第一水泵，监测流速小于V0时，第一水泵即停止工作；

当浊度仪浊度小于M0时，开启第二水泵，当浊度仪浊度大于M0时，则关闭第二水泵。