CN115506299A - 一种变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置及消浪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置及消浪方法，消浪装置位于消浪池内，消浪装置包括固定凹槽、消浪斜坡、水槽和控制系统；消浪斜坡包括挡水板、电动推杆和支撑器。本发明在消浪时，控制系统通过电动推杆来调节挡水板在固定凹槽内的位置，控制系统根据水位条件控制挡水板的伸缩；将固定凹槽固定在消浪池中，水槽位于消浪斜坡下方，消浪斜坡将传播至消浪池的涌浪排至水槽，并结合消浪丝圈，将进入消浪池中的波浪消除，减小波浪在消浪池中反射的影响以及滑坡体入水对水位的抬升作用，在短距离内达到了消浪的目的，提高了试验的准确性；并在试验场地条件有限的情况下，为减小滑坡涌浪试验中消波边界的影响提供有益途径。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程领域中的滑坡涌浪物理模型试验装置，尤其涉及一种变水位滑坡涌浪物理模型消浪装置，本发明还涉及一种变水位滑坡涌浪消浪方法。
背景技术
滑坡涌浪物理模型试验是预测滑坡涌浪影响的重要手段，在重大水利水电工程设计中起到重要指导作用。大型滑坡涌浪物理模型是在现有河道的基础上，按照一定相似比尺，建立满足相似条件的物理模型。在滑坡涌浪发生后，产生的涌浪向上下游水域同时传播。在受场地范围的限制和物理模型试验比尺的影响，大多滑坡涌浪的物理模型试验仅建立滑坡涌浪产生区与研究对象之间的水域，研究范围之外的水域使用消浪池代替以消减涌浪在边界的反射，通过这种方法控制模型的尺寸。因此建立一个有良好消浪效果的消浪池对提高试验的准确性意义重大。
目前的大型物理模型试验由于场地因素等条件的限制，消浪池尺寸较小，且消浪池大多仅在壁面上布设消浪材料，导致消浪池的消浪效果较差，严重影响试验结果。同时，大多消浪池仅提供消浪作用，无法防止滑坡体入水后引起的水位抬升。在自然界中，滑坡体入水虽然会造成理论上水位的变化，但由于水域辽阔，这种由于滑坡体入水引起的水位变化可以忽略。但在物理模型中，研究范围以外的广阔水域被截断，实际物理模型的水域范围明显减小，此时滑坡体入水后将引起物理模型中的水位明显抬升。同时，物理模型的试验结果要根据模型比尺放大到工程尺度，这种水位变化将引起巨大的试验误差。
针对目前存在的不足之处，如何提高消浪池的消浪效果，提高试验准确性是值得探讨的技术问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种变水位滑坡涌浪物理模型消浪装置，本发明还提出一种变水位滑坡涌浪消浪方法，采用可变高度的消浪斜坡，将超出给定水位的波浪在消浪斜坡上端流出至水槽，并结合消浪丝圈，提高消浪池的消浪效果，提高试验的准确性。
技术方案：本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置位于消浪池内，消浪装置包括固定凹槽、消浪斜坡、水槽和控制系统；
消浪斜坡包括挡水板、电动推杆和支撑器，控制系统通过电动推杆来调节挡水板在固定凹槽内的位置；
固定凹槽固定在消浪池中，水槽位于消浪斜坡下方，消浪斜坡将传播至消浪池的涌浪排至水槽。
还包括消浪丝圈，消浪丝圈铺在消浪斜坡上，进而增加水阻力，达到进一步消浪的目的。
固定凹槽的中部开设有放置挡水板的凹槽，挡水板底部插接在固定凹槽中，挡水板的倾斜角度与固定凹槽相同。
水槽还包括水泵，水泵将水从水槽内排出，保证滑坡涌浪物理模型中的水位的稳定。
挡水板的两侧嵌在消浪池，使用防水材料对挡水板与消浪池以及固定凹槽之间的间隙处进行密封。
消浪斜坡的顶端与目标水位高度相等，将传播至消浪池的涌浪排出至水槽，消减涌浪的能量。
本发明变水位滑坡消浪方法采用变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置来实施，包括以下步骤：
(1)将固定凹槽固定在消浪池中，挡水板在固定凹槽中根据水位上下移动，挡水板的顶板处于目标水位处；
(2)将挡水板底部插接在固定凹槽中，将挡水板的两侧嵌在消浪池中，使用防水材料对挡水板与消浪池以及固定凹槽之间的间隙处进行密封。
(3)控制系统通过电动推杆改变挡水板的高度；
(4)将水槽放置在消浪斜坡的下部，将传播至消浪池的涌浪排入水槽后，由水泵从水槽抽出。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明变水位滑坡涌浪物理模型消浪装置采用可变高度的消浪斜坡，将超出给定水位的波浪在消浪斜坡上端流出至水槽中，结合消浪丝圈，进而将进入消浪池中的波浪消除，减小波浪在消浪池中反射的影响以及滑坡体入水对水位的抬升作用，提高试验的准确性。
(2)本发明变水位滑坡涌浪消浪方法在短距离内达到了消浪目的，简单易行，成本低，效果好，在试验场地条件有限的情况下，为减小滑坡涌浪试验中消波边界的影响提供有益途径。
附图说明
图1为本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置左前视图；
图2为本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置侧视图；
图3为本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置左后视图；
图4为本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置固定凹槽侧视图；
图5为本发明变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置实施图。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明变水位滑坡涌浪物理模型消浪装置包括消浪池、固定凹槽1、消浪斜坡2、水槽3、消浪丝圈4和控制系统5；
消浪斜坡2包括挡水板21、电动推杆22和支撑器23，控制系统5通过电动推杆22来调节挡水板21的高度；
固定凹槽1固定在消浪池中，水槽3位于消浪斜坡2下方，消浪斜坡2将传播至消浪池的涌浪排至水槽3。消浪丝圈4铺在消浪斜坡2上。
消浪斜坡2和固定凹槽1的角度根据消浪池大小确定，保证消浪斜坡2挡水板21的高度满足试验所设置的水位，即消浪斜坡2的高度的变动范围覆盖目标水位，每个目标水位中通过调整挡水板21的高度使挡水板21顶端在水面处。
作为优先措施，将支撑器23抵在挡水板21上，为挡水板21提供支撑，以抵御水压力，增加消浪装置的强度。
消浪池为根据原有场地建立的消浪池。固定凹槽1固定在消浪池中，并位于消浪斜坡2底端，固定挡水板21的位置，固定凹槽1的倾斜角度与消浪斜坡2相同。挡水板21在固定凹槽1中根据水位上下移动，保证挡水板21的顶部处于目标水位处，其倾斜角度与消浪斜坡2相同。
消浪斜坡和固定凹槽的角度根据消浪池大小确定，保证消浪斜坡2覆盖整个研究的目标水位。
消浪斜坡2的顶端与目标水位高度相等，将传播至消浪池的涌浪排出至水槽3。挡水板21底部插在固定凹槽1中，倾斜角度与固定凹槽1相同，挡水板21的两侧嵌在消浪池结构中，使用防水材料对挡水板21与消浪池以及固定凹槽之间的间隙处进行密封。电动推杆22位于挡水板21背水侧，通过推拉作用改变挡水板21的高度。支撑器23抵在挡水板21上，为挡水板21提供支撑，以抵御水压力，增加结构的强度。水槽3位于消浪斜坡2下部，用于容纳漫过消浪斜坡2的水，并通过水泵将水排出水槽3，保持滑坡涌浪物理模型中水位的稳定。消浪丝圈4铺在消浪斜坡2上，用于增加水阻力，达到进一步消浪的目的。控制系统5用于控制电动推杆22，根据水位条件控制挡水板21的高度。
实施例
图5为具体试验模型中本发明消浪装置a的布置情况。根据河道实际情况建立滑坡涌浪物理模型，该模型研究滑坡体b产生的涌浪对下游大坝c的影响，因而向上游产生的涌浪尽量消减。根据需要，在模型上游的消浪池e中安装本发明的变水位滑坡涌浪消浪装置a。该消浪装置在滑坡体b的上游，试验前根据水位条件调整消浪斜坡2的高度，使消浪斜坡2的上端高度与水位相等。然后固定住支撑器23，为挡水板21提供支撑，使消浪斜坡2能够承受较高水压力。同时使用防水材料对挡水板21与消浪池本体以及固定凹槽之间的接触处进行密封。在消浪斜坡2调整固定后，在消浪斜坡2上铺上消浪丝圈4，增加水阻力，进一步消减涌浪的能量。试验过程中，向上游传播的涌浪进入消浪池，并沿着消浪斜坡2爬升。由于消浪斜坡2的高度与原水位相等，涌浪直接漫过消浪斜坡2，进入水槽3，被水泵排出模型，保证了滑坡涌浪物理模型中水位的稳定。同时涌浪的一部分能量被消浪丝圈消减，进一步起到消浪作用。本发明可以有效将进入消浪池中的波浪消除，减小波浪在消浪池中反射以及滑坡体入水对水位的抬升的作用，减小消波边界对模型试验的影响，提高了试验的准确性。
Claims (7)
1.一种变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：所述消浪装置位于消浪池(e)内，所述消浪装置包括固定凹槽(1)、消浪斜坡(2)、水槽(3)和控制系统(5)；
所述消浪斜坡(2)包括挡水板(21)、电动推杆(22)和支撑器(23)，所述控制系统(5)通过电动推杆(22)来调节挡水板(21)的高度；
所述固定凹槽(1)固定在消浪池(e)中，所述水槽(3)位于消浪斜坡(2)下方，所述消浪斜坡(2)将传播至消浪池的涌浪排至水槽(3)。
2.根据权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：还包括消浪丝圈(4)，所述消浪丝圈(4)铺在消浪斜坡(2)上。
3.根据权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：所述固定凹槽(1)的中部开设有放置挡水板(21)的凹槽。
4.根据权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：所述水槽(3)还包括水泵，所述水泵将水从水槽(3)内排出。
5.根据权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：所述挡水板(21)的底部插接在固定凹槽中，两侧嵌在消浪池中，使用防水材料对挡水板(21)与消浪池以及固定凹槽之间的间隙处进行密封。
6.根据权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置，其特征在于：所述消浪斜坡(2)的顶端与目标水位高度相等。
7.一种变水位滑坡消浪方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的变水位滑坡涌浪物理模型的消浪装置来实施，包括以下步骤：
(1)将固定凹槽(1)固定在消浪池(e)中，挡水板(21)在固定凹槽(1)中根据水位上下移动，使挡水板(21)的顶端处于目标水位处；
(2)将挡水板(21)底部插接在固定凹槽(1)中，挡水板(21)的两侧嵌在消浪池(e)中并密封；
(3)控制系统(5)通过电动推杆(22)改变挡水板(21)的高度；
(4)将水槽(3)放置在消浪斜坡(2)的下部，将传播至消浪池(e)的涌浪排入水槽(3)后，由水泵从水槽(3)抽出。
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