CN114659751B - 一种方便排砂的地下水二维试验水槽及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于试验水槽领域，具体涉及一种方便排砂的地下水二维试验水槽及操作方法，该地下水二维试验水槽包括：槽体；至少一个排砂孔，开设在槽体的底部；堵砂阀，可拆卸安装在排砂孔处；其中所述排砂孔由内至外呈缩口状。本发明的方便排砂的地下水二维试验水槽在槽体底部开设至少一个排砂孔并可拆卸安装有堵砂阀，当需要排砂时，可以将堵砂阀打开，此时通过由内至外呈缩口状的排砂孔进行排砂，方便排砂。

Description

一种方便排砂的地下水二维试验水槽及操作方法

技术领域

本发明属于试验水槽领域，具体涉及一种方便排砂的地下水二维试验水槽及操作方法。

背景技术

地下水资源是人类生存发展中的重要水资源，是全球水资源的一部分，并且与大气水资源和地表水资源密切联系、互相转化。因此更好地保护和利用地下水资源，开展地下水力学研究是不可或缺的。室内地下水试验是研究地下水问题的重要手段，与野外观测和数值模拟方式相比，室内试验具有经济方便、边界条件明确和结果更可靠准确等优点，为研究者观测和分析不同条件下的地下水试验现象提供了方便。

目前研究地下水的室内试验水槽，主要是简化为二维开展探究，故水槽在宽度方向较窄，一般不超过10cm。试验结束之后需要将填充在槽内的砂排出，由于水槽窄而深，常用的挖砂工具如铲子、抓斗并不方便在水槽中作业，所以通常利用虹吸原理将砂子抽出，但这种方法在操作过程中需要研究人员不断调整抽砂管的高度，并且管子时常发生堵塞，造成了较大的不便，给研究人员增加了工作负担。因此亟需研发一种方便排砂的地下水二维试验水槽，减轻研究人员的工作量，提高实验效率。

发明内容

本发明提供了一种方便排砂的地下水二维试验水槽及操作方法，在槽体底部设置由内至外呈缩口状的排砂孔，便于排砂。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种方便排砂的地下水二维试验水槽，包括：槽体；至少一个排砂孔，开设在槽体的底部；堵砂阀，可拆卸安装在排砂孔处；其中所述排砂孔由内至外呈缩口状。

进一步，所述堵砂阀的侧面凸出设置有止水橡胶；所述排砂孔的侧面设有凹槽；当堵砂阀卡入排砂孔时，所述止水橡胶卡入凹槽中，以封堵所述排砂孔。

进一步，所述止水橡胶凸出堵砂阀侧面的部分呈半圆柱体状；所述堵砂阀的底部外侧设置有U形把手。

进一步，所述排砂孔顶部的最大宽度与槽体底部的内侧面的宽度相同；所述排砂孔的侧面与槽体底部的外侧面之间的夹角为30°-75°；所述排砂孔的横截面为腰型孔状。

进一步，所述地下水二维试验水槽还包括用于放置槽体的支架；所述支架包括：框架、位于框架上的底板、位于底板两侧的侧板、位于底板下方的若干个支撑；其中所述侧板与底板合围形成无盖的通道，即所述槽体；所述支撑使槽体距离地面一定高度，以在排砂孔的下方设置收砂容器。

进一步，所述地下水二维试验水槽还包括位于堵砂阀外侧的固定装置；所述固定装置包括：若干对插孔，相对设置在排砂孔底部两侧的框架上；若干个插杆，插入相应的插孔中，以将堵砂阀紧固在排砂孔处；其中所述插杆呈L形。

进一步，所述地下水二维试验水槽还包括位于槽体顶部中间的喷水装置；所述喷水装置包括：固定台，位于槽体的顶部；第一轴承，其外圈与固定台固定连接，其内圈向上伸出一连杆，以连接转动台；喷水枪，位于所述转动台上，其喷水口水平设置；其中所述连杆的另一端连接转动机构，以带动转动台在水平面转动，即调节喷水口在水平面上的朝向。

进一步，所述喷水装置还包括位于固定台上的卡紧组件；所述卡紧组件包括：齿轮，设置在连杆的外缘上；定位孔，开设在固定台的侧面；卡片，从固定台的外侧穿过所述定位孔并插入连杆的齿轮间隙中，以卡住连杆。

进一步，所述喷水装置还包括位于转动台上的旋转组件；所述旋转组件包括：至少两个第二轴承，平行设置于转动台的内侧；旋转手柄，穿过所述至少两个第二轴承的内圈并固定连接所述喷水枪；转动所述旋转手柄带动喷水枪在竖直平面转动，即调节喷水口在竖直面上的朝向。

进一步，所述喷水枪的入水口连接有供水软管。

基于上述方便排砂的地下水二维试验水槽的操作方法，包括如下步骤：

步骤S1，待室内地下水二维试验结束后，操作人员握住U形把手，向上托住堵砂阀，先拔出左右两边插杆，再拔出中间插杆，然后将堵砂阀从排砂孔移走，使砂粒流入收砂容器。若操作人员只有一人，则依次打开堵砂阀；若有多人，则同时打开堵砂阀，提高排砂效率。

步骤S2，当槽体内的砂粒不再能够通过堵砂阀排出时，操作人员先拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪与槽体侧壁平行，然后再将卡片插回，重新固定转动台。

步骤S3，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流覆盖整个槽体底部但不包括槽体侧壁，使残留在槽体底部的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器。

步骤S4，当槽体中的大部分砂粒落入收砂容器后，开始清理吸附在槽体侧壁的砂粒，先关闭供水软管，操作人员再次拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪指向槽体侧壁，然后将卡片插回重新，固定转动台。

步骤S5，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流冲刷槽体侧壁，使吸附的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器。

步骤S6，值得注意的是，在清理吸附在槽体侧壁的砂粒时，喷水装置每次清理只能覆盖槽体一边侧壁的一半，故将清理区域分为四部分，每当清理干净一个部分时，重复步骤S3～步骤S5。

步骤S7，槽体内的砂粒全部清理完毕后，将堵砂阀塞入排砂孔，插杆重新插入插孔以固定堵砂阀，依次操作固定所有堵砂阀。

本发明的有益效果：

本发明的方便排砂的地下水二维试验水槽在槽体底部开设至少一个排砂孔并可拆卸安装有堵砂阀，当需要排砂时，可以将堵砂阀打开，此时通过由内至外呈缩口状的排砂孔进行排砂，方便排砂。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是地下水二维试验水槽的主视图；

图2是地下水二维试验水槽的俯视图；

图3是地下水二维试验水槽的仰视图；

图4是图3中局部A的放大图；

图5是堵砂阀与排砂孔的配合示意图；

图6是喷水装置的轴视图；

图7是喷水装置的后视图；

图8是卡紧组件的结构示意图；

图9是旋转组件的结构示意图；

图中：

槽体1，槽体1底部11的外侧面112之间的夹角α，槽体1底部11的内侧面111；槽体 1顶部12；

排砂孔2，排砂孔2的侧面21，凹槽211；

堵砂阀3，堵砂阀3的侧面31，止水橡胶311，堵砂阀3的顶部32，堵砂阀3的底部33，U形把手34；

支架4，框架41，底板42，侧板43，支撑44；

收砂容器5；

固定装置6，插孔61，插杆62；

喷水装置7，固定台71，第一轴承72，连杆73，转动台74，喷水枪75，喷水枪75的喷水口751，喷水枪75的入水口752，卡紧组件76，齿轮761，定位孔762，卡片763，旋转组件77，第二轴承771，旋转手柄772；

供水软管8。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1-图9，本实施例提供了一种方便排砂的地下水二维试验水槽，包括：槽体1；至少一个排砂孔2，开设在槽体1的底部；堵砂阀3，可拆卸安装在排砂孔2处；其中所述排砂孔 2由内至外呈缩口状。

具体的，所述槽体1放置在支架4上。见图1-图3，所述支架4包括：框架41、位于框架41上的底板42、位于底板42两侧的侧板43、位于底板42下方的若干个支撑44；其中所述侧板43与底板42合围形成无盖的通道，即所述槽体1，其内侧尺寸是300cm×80cm× 10cm，其底部等间距设有6个排砂孔2。可选的，所述侧板43为亚克力板，所述框架41为钢构架，所述支撑44至少有5组且等间距分布在底板42的下方，使槽体1与地面有一定距离，以在排砂孔2的下方设置收砂容器5，容纳掉落的砂粒。所述支撑44均采用“T”型截面，提高其抗弯强度，保证槽体的稳定性。

作为排砂孔的一种可选的实施方式。

见图4-图5，所述排砂孔2顶部的最大宽度与槽体1底部11的内侧面111的宽度相同；所述排砂孔2的侧面21与槽体1底部11的内侧面111之间的夹角α为30°-75°，可选为45°、60°；所述排砂孔2的横截面(即水平截面)为腰型孔状。

具体的，排砂孔2贯穿底板42，排砂孔2的顶部和底部的横截面均是两个半圆和一个矩形形成的腰型孔，两个半圆的直径边与矩形的短边相接。排砂孔2顶部的宽度与槽体底部的内侧齐宽，保证砂粒会沿排砂孔2顺利落下，不会被阻挡；排砂孔2的底部与其顶部相比，尺寸向四周扩大了1cm，使整个排砂孔2呈上细下粗，形成不均匀截面，即排砂孔2的侧面21由顶部向底部形成一定的梯度。

作为堵砂阀的一种可选的实施方式。

见图4，堵砂阀3与排砂孔2可以契合，即将堵砂阀3塞入排砂孔2内，保证可以紧密连接，防止试验过程中水和砂渗出；排所述堵砂阀3的侧面31凸出设置有止水橡胶311；所述排砂孔2的侧面21设有凹槽211；当堵砂阀3卡入排砂孔2时，所述止水橡胶311卡入凹槽211中，以封堵所述排砂孔2，满足堵砂阀3的密闭性。

优选的，所述止水橡胶311凸出堵砂阀3的侧面31的部分呈半圆柱体状，在安装过程中更容易使堵砂阀3与排砂孔2契合；同时在所述堵砂阀3的底部33外侧设置有U形把手34，方便堵砂阀3的安装和拆除。

作为固定装置的一种可选的实施方式。

见图4，所述固定装置6位于堵砂阀3的底部外侧；所述固定装置6包括：若干对插孔61，相对设置在排砂孔2底部两侧的框架41上；若干个插杆62，插入相应的插孔61中，托住堵砂阀3的底部33，以将堵砂阀3紧固在排砂孔2处。具体的，一对插孔61与对应的插杆62可以形成一个插销机构，堵砂阀3通过下侧位于其左、中、右位置的3个插销机构固定，插孔61固定在堵砂阀3前、后方的底板42上，插杆62呈L形，有利于将插杆6从插孔7 拔出或压入。

作为喷水装置的一种可选的实施方式。

见图1、图6和图7，为了通过水流清除槽体残留的砂子，可以在槽体1顶部12的中间设置喷水装置7。所述喷水装置7包括：固定台71，位于槽体1顶部12；第一轴承72，其外圈与固定台71固定连接，其内圈向上伸出一连杆73，以连接转动台74；喷水枪75，位于所述转动台74上，其喷水口751水平设置；其中所述连杆73的另一端连接转动机构，以带动转动台74在水平面转动，即调节喷水口751在水平面上的朝向。

可选的，所述转动机构可以是手动也可以是转动电机，只要能实现转动台74在水平面转动即可。所述喷水枪75的入水口752连接有供水软管8。

可选的，见图8，当需要喷水枪75只朝向一个方向持续喷水并且不需要人工控制时，尤其当转动机构是手动时，喷水枪75的水平角度没有限制，经常会产生角度摆动，可以在固定台71上设置卡紧组件76；所述卡紧组件76包括：齿轮761，设置在连杆73的外缘上；定位孔762，开设在固定台71的侧面；卡片763，从固定台71的外侧穿过所述定位孔762并插入连杆73的齿轮761间隙中，以卡住连杆73，不让其随意转动，从而固定转动台74在水平面上位置。

可选的，见图9，为了调节喷水口751在竖直平面上的朝向，可以在转动台74上设置旋转组件77；所述旋转组件77包括：至少两个第二轴承771，平行设置于转动台74的内侧；旋转手柄772，穿过所述至少两个第二轴承771的内圈并固定连接所述喷水枪75；转动所述旋转手柄772带动喷水枪75在竖直平面转动，即调节喷水口751在竖直面上的朝向。具体的，旋转手柄772的安装方式如下：转动台74内侧的一组平行面安装有所述第二轴承771，两个第二轴承771的外圈固连于转动台74内侧，两个第二轴承771的中心轴线重合，两个第二轴承771的内圈均被旋转手柄772穿过并与旋转手柄772固连。

本实施方式的喷水装置结合转动机构、卡紧组件、旋转组件可以实现喷水口在水平面、竖直平面的独立调节，可以满足槽体的冲洗部位的角度和远近调节，实现全方位无死角清除粘附在槽体内侧的砂粒。

此外，本地下水二维试验水槽的具体及操作方法可以参考如下步骤：

步骤S1，待室内地下水二维试验结束后，操作人员握住U形把手，向上托住堵砂阀，先拔出左右两边插杆，再拔出中间插杆，然后将堵砂阀从排砂孔移走，使砂粒流入收砂容器。若操作人员只有一人，则依次打开堵砂阀；若有多人，则同时打开堵砂阀，提高排砂效率。

步骤S2，当槽体内的砂粒不再能够通过堵砂阀排出时，操作人员先拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪与槽体侧壁平行，然后再将卡片插回，重新固定转动台。

步骤S3，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流覆盖整个槽体底部但不包括槽体侧壁，使残留在槽体底部的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器。

步骤S4，当槽体中的大部分砂粒落入收砂容器后，开始清理吸附在槽体侧壁的砂粒，先关闭供水软管，操作人员再次拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪指向槽体侧壁，然后将卡片插回重新，固定转动台。

步骤S5，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流冲刷槽体侧壁，使吸附的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器。

步骤S6，值得注意的是，在清理吸附在槽体侧壁的砂粒时，喷水装置每次清理只能覆盖槽体一边侧壁的一半，故将清理区域分为四部分，每当清理干净一个部分时，重复步骤S3～步骤S5。

步骤S7，槽体内的砂粒全部清理完毕后，将堵砂阀塞入排砂孔，插杆重新插入插孔以固定堵砂阀，依次操作固定所有堵砂阀。

综上所述，本发明的方便排砂的地下水二维试验水槽通过堵砂阀与排砂孔契合，在最大程度上提高地下水试验结束后排砂工作的速度，尤其是在堵砂阀的侧面安装止水橡胶，封闭排砂孔，尽可能地避免了可能出现的实验过程中的露砂渗水问题；堵砂阀的固定装置模仿榫卯结构设计，简单实用，具有很好地耐久性；喷水装置结合转动机构、卡紧组件、旋转组件可以实现喷水口在水平面、竖直平面的独立调节，可以满足槽体的冲洗部位的角度和远近调节，实现全方位无死角清除粘附在槽体内侧的砂粒，可满足地下水试验准确性的同时方便试验结束后排砂，为地下水试验提供了方便性和快捷性。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

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 (1)

1.一种方便排砂的地下水二维试验水槽，其特征在于，包括：

槽体；

至少一个排砂孔，开设在槽体的底部；

堵砂阀，可拆卸安装在排砂孔处；其中

所述排砂孔由内至外呈缩口状；

还包括位于槽体顶部中间的喷水装置；

所述喷水装置包括：

固定台，位于槽体的顶部；

第一轴承，其外圈与固定台固定连接，其内圈向上伸出一连杆，以连接转动台；

喷水枪，位于所述转动台上，其喷水口水平设置；其中

所述连杆的另一端连接转动机构，以带动转动台在水平面转动，即调节喷水口在水平面上的朝向；所述喷水枪的入水口连接有供水软管；

所述堵砂阀的侧面凸出设置有止水橡胶；

所述排砂孔的侧面设有凹槽；

当堵砂阀卡入排砂孔时，所述止水橡胶卡入凹槽中，以封堵所述排砂孔；

所述止水橡胶凸出堵砂阀侧面的部分呈半圆柱体状；

所述堵砂阀的底部外侧设置有U形把手；

所述排砂孔顶部的最大宽度与槽体底部的内侧面的宽度相同；

所述排砂孔的侧面与槽体底部的外侧面之间的夹角为30°-75°；

所述排砂孔的横截面为腰型孔状；

所述地下水二维试验水槽还包括用于放置槽体的支架；

所述支架包括：框架、位于框架上的底板、位于底板两侧的侧板、位于底板下方的若干个支撑；其中

所述侧板与底板合围形成无盖的通道，即所述槽体；

所述支撑使槽体距离地面一定高度，以在排砂孔的下方设置收砂容器；

所述地下水二维试验水槽还包括位于堵砂阀外侧的固定装置；

所述固定装置包括：

若干对插孔，相对设置在排砂孔底部两侧的框架上；

若干个插杆，插入相应的插孔中，以将堵砂阀紧固在排砂孔处；其中

所述插杆呈L形；

所述喷水装置还包括位于固定台上的卡紧组件；

所述卡紧组件包括：

齿轮，设置在连杆的外缘上；

定位孔，开设在固定台的侧面；

卡片，从固定台的外侧穿过所述定位孔并插入连杆的齿轮间隙中，以卡住连杆；

所述喷水装置还包括位于转动台上的旋转组件；

所述旋转组件包括：

至少两个第二轴承，平行设置于转动台的内侧；

旋转手柄，穿过所述至少两个第二轴承的内圈并固定连接所述喷水枪；

转动所述旋转手柄带动喷水枪在竖直平面转动，即调节喷水口在竖直面上的朝向；

基于上述的方便排砂的地下水二维试验水槽的操作方法，包括如下步骤：

步骤S1，待室内地下水二维试验结束后，操作人员握住U形把手，向上托住堵砂阀，先拔出左右两边插杆，再拔出中间插杆，然后将堵砂阀从排砂孔移走，使砂粒流入收砂容器；若操作人员只有一人，则依次打开堵砂阀；若有多人，则同时打开堵砂阀；

步骤S2，当槽体内的砂粒不再能够通过堵砂阀排出时，操作人员先拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪与槽体侧壁平行，然后再将卡片插回，重新固定转动台；

步骤S3，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流覆盖整个槽体底部但不包括槽体侧壁，使残留在槽体底部的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器；

步骤S4，当槽体中的大部分砂粒落入收砂容器后，开始清理吸附在槽体侧壁的砂粒，先关闭供水软管，操作人员再次拔出固定转动台的卡片，旋转转动台使喷水枪指向槽体侧壁，然后将卡片插回重新，固定转动台；

步骤S5，操作人员通过供水软管通水，转动旋转手柄，使喷水枪喷射的水流冲刷槽体侧壁，使吸附的砂粒随水流再次通过排砂孔落入收砂容器；

步骤S6，在清理吸附在槽体侧壁的砂粒时，喷水装置每次清理只能覆盖槽体一边侧壁的一半，故将清理区域分为四部分，每当清理干净一个部分时，重复步骤S3～步骤S5；

步骤S7，槽体内的砂粒全部清理完毕后，将堵砂阀塞入排砂孔，插杆重新插入插孔以固定堵砂阀，依次操作固定所有堵砂阀。