CN116516883A - 一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统 - Google Patents

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郝宇驰
吕行行
王盛
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Abstract

一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统，包括控制系统、测量系统。通过集成多个特制的子系统，能够充分模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式。一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统可以进行对风浪、流、水深等施工环境影响以及吹填装置移动速度、距离底床间距、输送泥浆流量、输送泥浆浓度、泥沙种类等关键施工参数进行多元化调整，实现多层反复移动式施工模拟技术，为深入研究高精度分层吹填技术、提升施工效率和管理质量提供有效手段。

Description

一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统
本申请分案于中国专利申请2022106235908“一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置”。
技术领域
本发明属于吹填施工室内模拟试验领域。
背景技术
随着疏浚吹填工程的快速发展，对疏浚吹填工程建设条件的需求和限制不断增大，目前国内常用的直接吹填施工方法因不考虑吹填土质差异、且较为粗犷地自定点吹填再逐步推进会导致回填平整度差、后续地基处理困难的缺陷，无法满足对吹填施工精细化控制、高效率以及环保疏浚的要求。分层吹填施工方法针对上述缺陷，按照工程吹填要求和砂源特性，设计每层摊铺厚度，并利用配置的分层吹填装置进行精确控制，以达到将吹填材料逐层精确铺设到水底预定施工位置的目标。但该方法因施工工艺复杂目前仅限于应用在具备良好施工条件的工程中，对于大水深、受风浪影响等水文气象环境条件复杂的开敞海域，现有吹填施工经验和技术不足以满足此条件下分层吹填施工精细化控制的要求。如何控制并实现高精度分层吹填施工仍需要进一步地系统性研究。本发明专利提供的一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置及试验方法，能够准确模拟实际移动式分层吹填施工方式及效果，可操作性强，且具有多元化调整，为深入研究高精度分层吹填技术、提升施工效率和管理质量提供有效手段。
通过对现有室内模拟吹填技术的检索发现，针对受风浪流等水文气象环境影响的开敞海域水下移动式吹填施工工艺研究需求，现有的吹填施工模拟试验装置和试验方法普遍具有定向定点吹填、无法模拟风浪流施工环境、输送泥浆混合均匀性无法得到有效保障等缺陷，不能满足对于移动式分层吹填精细化控制模拟的要求。
发明内容
本发明目的，公开了移动式水下分层吹填施工室内模拟装置包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统的设计技术方案，以分别配套构建一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置。
进一步的，本发明目的，提出一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，能够充分模拟实际移动式分层吹填施工方式。
进一步的，本发明目的，提出一种移动式水下分层吹填施工室内智能模拟试验系统。
进一步的，本发明目的，提出一种移动式水下分层吹填施工室内智能模拟试验方法。本发明能够充分模拟实际移动式分层吹填施工方式，可以对风浪、流、水深等施工环境因素以及吹填装置移动速度、距离底床间距、输送泥浆流量、输送泥浆浓度、泥沙种类等关键施工参数进行多元化调整，为深入研究高精度分层吹填技术、提升施工效率和管理质量提供有效手段。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统，其特征在于：包括控制系统、测量系统，
所述控制系统包括输入模块、控制模块和执行模块；所述执行模块用于模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式，设计为一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统；
所述测量系统用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度关键试验参数。
模拟智能试验系统，其特征在于：
其中，所述输入模块包括泥浆混合参数、施工环境模拟参数和分层吹填模拟参数三部分，在试验前需要设定各参数初始值，是试验过程中的目标数据。
所述泥浆混合参数所述泥浆混合参数包括水质量Mw0、泥沙质量Ms0；
所述施工环境模拟参数包括水槽水深h0、水流流速v0、波高Hw0和波周期Tw0；
所述分层吹填模拟参数包括输入泥浆浓度Cm0、输入泥浆流量Q0、分层吹填机具初始位置(X0，Y0，Z0)、分层吹填机具移动方向(Dx0，Dy0，Dz0)、分层吹填机具移动速度(Vx0，Vy0，Vz0)、分层吹填机具移动距离(Sx0，Sy0，Sz0)、分层吹填机具距离床底距离Hb0。
模拟智能试验系统，其特征在于：所述控制模块分为计算模块和管理模块；
所述计算模块包括泥浆混合参数和分层吹填机具位置参数的计算，用于提供给管理模块；其中泥浆混合参数是指水和泥沙混合而成的泥浆参数，用泥浆浓度Cm表示，计算公式为
Cm＝Ms/(Ms+Mw)
式中，Cm表示泥浆浓度，Ms表示泥沙质量，Mw表示水质量；
所述管理模块包括泥浆混合管理模块、施工环境模拟模块、分层吹填模拟模块以及关键参数测量模块四部分的管理模块，分别负责对泥浆存储系统、施工环境模拟、分层吹填模拟装置的管理，以及对测量系统的关键试验参数进行分析并实验数据图表以及科研成果整理输出。
模拟智能试验系统，其特征在于：所述泥浆混合管理模块，对泥浆存储系统中水和泥沙的浓度和混合均匀程度进行管理，按照输入模块初始泥浆浓度目标值Cm0，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，将水和泥沙按照比例进行混合均匀，从泥浆取样口获取特定体积V的泥浆，并测量取样泥浆质量M，则泥浆浓度Cm换算公式为
式中，Cm表示泥浆浓度，ρs表示泥沙密度，ρw表示水密度，M表示取样泥浆质量，V表示泥浆体积。
如果Cm与Cm0误差不超过5％，则认为达到了设计目标，如果需要改变泥浆浓度为Cm’，则需要适当增加水和泥沙进一步混合，增加的泥沙质量计算公式为
式中，ΔMs表示为了达到泥浆浓度变化目标Cm’所新增的泥沙质量，Cm’表示改变后的泥浆浓度，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，ΔMw表示为了达到泥浆浓度变化目标所新增的水质量。
所述施工环境模拟模块，对管理和调节水槽循环水泵P3、电磁阀状态、造波机的工作状态以符合试验环境的设定要求。
具体的，所述分层吹填模拟管理模块，根据输入泥浆流量和分层吹填机具位置、移动速度、方向和距离设定，对三维动力体系中的动力模组进行控制管理。
具体的，所述分层吹填模拟管理模块，通过调控泥浆输入单向阀F4的开度来调整流量大小，通过安装在泥浆输入管道的流量测量仪器监测数据来判断是否达到设定的输入泥浆流量Q0。如果监测流量Q小于Q0，则需要增加泥浆输入单向阀F4开度n，如果监测流量Q大于Q0，则需要减小泥浆输入单向阀F4开度n。两者换算关系如下：
式中，Q0表示初始输入泥浆流量，n0表示初始输入泥浆流量Q0对应的开度(n0变化范围是0～1,0表示无流量，1表示最大流量)；Q表示试验过程中监测到的泥浆流量，n表示输入泥浆流量Q对应的电磁阀开度。
对分层吹填机具的移动控制，可通过输入模块以及计算模块实时得到三维动力体系分层吹填机具的移动速度(Vx，Vy，Vz)、距离(Sx，Sy，Sz)和方向(Dx，Dy，Dz)来调控分层吹填机具在不同速度、距离和方向的移动，从而达到目标位置(X1，Y1，Z1)：
式中，X1、Y1、Z1分别表示分层吹填机具的目标位置，X0、Y0、Z0分别表示分层吹填机具初始位置，Sx0、Sy0、Sz0分别表示分层吹填机具移动距离。
所述关键参数测量管理模块，包括泥浆流量、水流测点流速和吹填泥沙不同特点厚度、吹填范围等关键吹填特征参数三个方面的管理。对于泥浆流量，通过流量测量仪器对输入泥浆的流量进行实时测量。对于水流测点流速，通过控制流速测量仪器在不同测点不同水深处进行测量实现。对于吹填特征参数，通过控制第一相机、第二相机和探针来测量。
所述测量系统，结合现场测量设备以及利用控制系统的输入模块、计算模块，用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度等关键试验参数。
所述现场测量设备包括流量测量仪器、流速测量仪器、第一相机、第二相机和探针。
其中，流量测量仪器用于实时显示输送泥浆流量信息。
其中，流速测量仪器通过三维动力体系进行移动来实现测量不同测点流速。
其中，第一相机通过相机支架固定在水槽试验段一侧，其正对水槽侧壁，保证拍摄范围是整个试验段(包括水槽试验段贴尺R2、沉积泥沙正视图)，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽长度方向和沿水槽高度方向的正视图照片；
其中，第二相机固定在吹填机具的上方，相机正对水槽底部，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽宽度和水槽长度方向的俯视图照片，拍摄过程中保持拍摄位置和范围不变，像素大小设置为统一大小，这样后期就可以利用(如Get Data软件等)图片处理软件对每个工况的沉积泥沙正视图和俯视图照片进行处理分析，通过对比图片的水槽试验段贴尺R2和沉积泥沙范围、高度的比例，来精准读取沉积泥沙的扩散范围、沉积泥沙最大和最小厚度等吹填特征参数。
其中，探针通过三维动力体系固定在水槽试验段，用于试验结束后测量不同测点的沉积泥沙厚度。
实施例4技术方案
一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，其特征是，包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统、测量系统。
所述泥浆存储系统包括存储箱、固体集料箱、输送管道，其中所述输送管道包括水源管道、水沙混合管道、泥浆输入管道；在水沙混合管道上设置水沙混合离心泵P1，在所述泥浆输入管道上设置泥浆输入离心泵P2；其中，所述存储箱用来存放和混合泥沙及水；所述存储箱：通过其上方设置固体集料箱为其投放泥沙，所述固体集料箱用来存放泥沙原料；通过水源管道向箱内供水；通过水沙混合管道、水沙混合离心泵P1形成循环通道，所述存储箱、水沙混合管道、水沙混合离心泵P1构成自循环系统，用于将水和泥沙混合均匀；通过泥浆输入管道与所述分层吹填装置连通。
所述施工环境模拟系统，通过水槽模拟海洋，用来实现开敞海域的风浪流环境条件模拟。所述水槽用于模拟施工环境，其内安装有造波机、循环水泵P3；所述水槽为循环开放水槽，上层为试验区，下层为水体循环区，上下两层隔离，所述水体循环区用于支持和保障试验区，保证流动水体的可循环。在上层的试验区：分为过渡段、试验段和尾水段，其中：在过渡段前端安装所述造波机，用于模拟沿水槽长度方向的波浪条件；过渡段为试验段提供均匀稳定的水流条件，试验段为试验主功能区域；过渡段、尾水段与下层的水体循环区接通。所述循环水泵P3，设置于水槽下层的水体循环区内，用于形成可持续的，可循环的，能模拟出带有流速的海洋水流。
所述分层吹填装置包括吹填机具、三维动力体系，所述吹填机具在水槽中的定位和移动受控于所述三维动力体系。所述吹填机具包括横向过渡段管道、竖向管筒、横向管筒；所述吹填机具通过所述横向过渡段管道与所述泥浆存储系统连接从而获得泥浆；所述吹填机具通过竖向管筒与三维动力体系连接；所述横向管筒为吹填机具的终端，与水槽宽度平行，具有多个出流口的管段；所述吹填机具通过其横向管筒的多个出流口输送泥浆到水槽底床进行吹填模拟试验。
所述三维动力体系，设计为三维移动模组，分别为：纵向第一移动模组、横向第二移动模组、垂向第三移动模组；其中，所述垂向第三移动模组携带吹填机具实现在水槽中垂向高度调节，所述横向第二移动模组携带垂向第三移动模组实现在水槽中横向宽度调节，纵向第一移动模组携带横向第二移动模组实现在水槽中长度方向的位移调节。
所述测量系统包括现场测量设备；所述现场测量设备包括流量测量仪器、流速测量仪器、第一相机、第二相机和探针；其中，流量测量仪器用于实时显示输送泥浆流量信息；其中，流速测量仪器通过三维动力体系进行移动来实现测量不同测点流速；其中，探针通过三维动力体系固定在水槽试验段，用于试验结束后测量不同测点的沉积泥沙厚度。
所述第一相机通过相机支架固定在水槽试验段一侧，其正对水槽侧壁，保证拍摄范围是整个试验段(包括水槽试验段贴尺R2、沉积泥沙正视图)，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽长度方向和沿水槽高度方向的正视图照片。
所述第二相机固定在吹填机具的上方，相机正对水槽底部，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽宽度和水槽长度方向的俯视图照片，拍摄过程中保持拍摄位置和范围不变，像素大小设置为统一大小，这样后期就可以利用图片处理软件对每个工况的沉积泥沙正视图和俯视图照片进行处理分析，通过对比图片的水槽试验段贴尺R2和沉积泥沙范围、高度的比例，来精准读取沉积泥沙的扩散范围、沉积泥沙最大和最小厚度等吹填特征参数。
作为实施例，所述存储箱的一侧设置有存储箱贴尺R1，用来标记液面高度。
作为实施例，在试验段的出入两端处设置格栅，防止试验泥沙污染下层的水体循环区。
作为实施例，所述循环水泵作为水流动力设备，可通过电磁阀来控制外界水流流速大小。
基于相同的结构设计，所述纵向第一移动模组、横向第二移动模组、包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽长度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽在长度方向的位移；横向第二移动模组安装于所述滑动块上随同纵向第一移动模组在水槽在长度方向的同步位移。
基于相同的结构设计，其中，横向第二移动模组包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽宽度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽在宽度方向的位移；垂向第三移动模组安装于所述滑动块上随同横向第二移动模组在水槽在宽度方向的同步位移。
基于相同的结构设计，其中，垂向第三移动模组包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽垂直方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽在垂直方向上的位移；吹填机具安装于所述滑动块上随同垂向第三移动模组在水槽在垂直方向的同步位移。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，通过集成多个特制的子系统，能够充分模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式。
进一步的，本发明系统和方法可以进行对风浪、流、水深等施工环境影响以及吹填装置移动速度、距离底床间距、输送泥浆流量、输送泥浆浓度、泥沙种类等关键施工参数进行多元化调整，实现多层反复移动式施工模拟技术，为深入研究高精度分层吹填技术、提升施工效率和管理质量提供有效手段。
附图说明
图1为本发明实施例4移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统示意图；
图2为实施例1的泥浆存储系统示意图；
图3为实施例2的施工环境模拟系统示意图；
图4为实施例3的分层吹填装置示意图；
图5为实施例3的分层吹填装置中三维动力体系中各移动模组示意图；
图6为实施例5的移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统中控制系统示意图；
图7为实施例6的移动式水下分层吹填施工室内模拟试验方法流程图。
标记说明：
1泥浆存储系统，2分层吹填装置，3施工环境模拟系统；
11水源管道，12水沙混合管道，13泥浆输入管道，14柔性输送管道，15泥浆取样口，16卡箍，17法兰；18存储箱，19固体集料箱；
21横向过渡段管道，22竖向管筒，23横向管筒，24纵向第一移动模组，25横向第二移动模组，26垂向第三移动模组，241轨杆，242滑动块，243动力模组；
31水槽，32造波机，33格栅，34电磁阀，35底板；
41流量测量仪器，42流速测量仪器，43第一相机，44第二相机，45探针。
具体实施方式
下面结合多个实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
如图1所示，移动式水下分层吹填施工室内模拟装置包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统、测量系统。图1示意出了整体构造和场景。
实施例1
一种应用于移动式水下分层吹填施工室内模拟装置的泥浆存储系统。
本发明中，所述泥浆存储系统是实现移动式吹填施工模拟系统的重要配套装置。
现有技术中，中国专利申请CN107780380A室内模拟吹填施工试验装置及试验方法：应用于室内模拟吹填施工试验，系统组成包括：充泥管袋，所述的充泥管袋具有封闭空间，所述的充泥管袋放置在试验槽内，所述的充泥管袋上表面具有一组吹填接管，所述的吹填接管通过输浆管分别与分流装置四个接头连接，所述的分流装置与输送装置通过连接管连接。所述的输送装置包括：储泥器，所述的储泥器具有罐体空间，所述的储泥器下部具有支腿，所述的储泥器底部左侧安装有排放阀，所述的储泥器正面分别安装有观察窗口和液位计，所述的储泥器外部固定有控制箱，所述的控制箱内部装有电路板，所述的控制箱外表面装有操作按钮和指示灯，所述的储泥器内部放置有泥浆泵，所述的泥浆泵与控制箱导线连接，所述的储泥器上部固定有盖板，所述的盖板上焊接有导管，所述的导管中间安装有截止阀，所述的导管上部焊接有送料器。
中国专利申请CN106592507A一种室内模拟现场砂土吹填建筑装置及吹填方法，其特征在于：它包括泥浆存储容器、搅拌机、上料机、排泥水泵。
上述现有技术，储泥器设备设计都很简单，无法为本发明移动式水下分层吹填施工室内模拟装置所述泥浆存储系统配套，以保障水和泥沙混合匀质，供应稳定，安全可靠，也无法适应系统试验需求，无法按需控制泥浆的流量和供应。
本发明中，所述泥浆存储系统，用来将水和泥沙按照一定比例混合均匀后，通过管路为分层吹填装置提供稳定的泥浆供应。
如图2所示，所述泥浆存储系统包括存储箱18、固体集料箱19、输送管道，其中所述输送管道包括水源管道11、水沙混合管道12、泥浆输入管道13、柔性输送管道14；在水沙混合管道12上设置水沙混合离心泵P1，在所述泥浆输入管道13上设置泥浆输入离心泵P2；
其中，所述存储箱18用来存放和混合泥沙及水；所述存储箱18：
通过其上方设置固体集料箱19为其投放泥沙，所述固体集料箱19用来存放泥沙原料；
通过水源管道11向箱内供水；
通过水沙混合管道12、水沙混合离心泵P1形成循环通道，所述存储箱18、水沙混合管道12、水沙混合离心泵P1构成自循环系统，用于将水和泥沙混合均匀；
通过泥浆输入管道13并经由柔性输送管道14与所述分层吹填装置连通；
进一步的，所述水源管道11安装有水源管道单向阀门F1，用来控制水的通断和流量；
进一步的，所述循环通道的水沙混合管道12还安装有水沙自循环管道单向阀F2，用于控制水沙混合物流量；所述自循环系统还设置有安装泥浆取样口单向阀F3的泥浆取样口15，用于采集泥浆并检测泥浆混合均匀程度；
进一步的，所述泥浆输入管道13安装有泥浆输入离心泵P2用于为输入泥浆提供动力，并安装有泥浆输入管道单向阀F4用于调控泥浆输入流量；
进一步的，所述泥浆存储系统还设置有流量测量仪器41。
作为实施例，所述固体集料箱19的箱底部呈漏斗状，其箱底中心开口并安装可控制开孔面积的固体集料箱单向阀F5。
作为实施例，水源管道11通过卡箍16固定于存储箱18顶部，并安装有水源管道单向阀门F1，用于提供稳定且可控的供水；
作为实施例，所述存储箱18通过水沙混合管道12从其下部伸出后连接所述水沙混合离心泵P1，再连接至存储箱18顶部形成循环通道；并在水沙混合管道12中通过三通设置有泥浆取样口15，并安装有泥浆取样口单向阀F3，用来随时采集泥浆，检测泥浆混合均匀程度；
作为实施例，所述泥浆输入管道13从存储箱18下部引出，中间依次安装泥浆输入离心泵P2、泥浆输入管道单向阀F4、流量测量仪器41、柔性输送管道14和法兰17；所述流量测量仪器41用于实时显示泥浆流量信息；所述柔性输送管道14用于保证所述分层吹填装置在移动过程中不会与输送泥浆管道断开，选择便于移动、柔软、伸缩性强的内置螺旋钢丝的PVC钢丝软管材质并留有足够分层吹填机具移动的长度；所述法兰17用于将柔性输送管道14和所述分层吹填装置连接；
作为实施例，所述存储箱18的一侧设置有存储箱贴尺R1，用来标记液面高度。
本实施例中自循环系统，替代了搅拌器功能，更有安全保障，更加匀质，实时可以通过泥浆取样口分支获得存储器中的泥浆备料情况。
实施例2
一种应用于移动式水下分层吹填施工室内模拟装置的施工环境模拟系统。本发明中，所述施工环境模拟系统是实现移动式吹填施工模拟的关键装置。
现有技术中，中国专利申请CN104198365A一种电动海浪环境模拟装置，涉及环境模拟装置，包括测试室、测试台、海浪池、第一支撑台、第一支撑座、电动机、第二支撑座、第二支撑台、造浪板、板轴，所述的测试室内的左边安装测试台，所述的测试室内的右边设置海浪池，所述的海浪池上下两边分别设置第一支撑台和第二支撑台。利用电动机，实现造浪板旋转摆动，快速实现海浪飞溅环境模拟，结构简单，功能局限。
中国专利申请CN207056586U一种海洋气候环境模拟发生装置，其中螺旋桨转动起来会带动海水运动，可以提供海洋潮汐、浪涌等海洋特殊气候，更真实和全面的展示海洋气候，鼓风机吹动可以模拟大气的流动，而且还可以模拟出飓风的环境，实现了实验室内海洋环境的再现，能够模拟海洋真实环境，但不适用于与分层吹填施工海洋作业强相关的环境。
无法配套适用于本发明移动式水下分层吹填施工室内模拟装置的施工环境模拟系统，无法形成开敞海域的风浪流环境条件模拟。
本发明中，所述施工环境模拟系统，通过水槽31模拟海洋，用来实现开敞海域的风浪流环境条件模拟。
如图3所示，所述水槽31用于模拟施工环境，其内安装有造波机32、循环水泵P3；所述水槽31为循环开放水槽，可以设计成长一百多米，上层为试验区(带有底板35)，下层为水体循环区，上下两层隔离，所述水体循环区用于支持和保障试验区，保证流动水体的可循环。
在上层的试验区：分为过渡段、试验段和尾水段，其中：在过渡段前端安装所述造波机32，用于模拟沿水槽长度方向的波浪条件，可调节波高、周期关键波浪要素；过渡段为试验段提供均匀稳定的水流条件，试验段为试验主功能区域，尾水段的设置是为了避免出口水流回流从而影响试验；过渡段、尾水段与下层的水体循环区接通。
作为实施例，试验段侧壁选用有机玻璃或透明亚克力板材质制作。
作为实施例，在试验段的出入两端处设置格栅33，防止试验泥沙污染下层的水体循环区。
作为实施例，在试验段的侧壁沿水槽高度方向和底部沿水槽长度方向设置有试验段贴尺R2。即：在两个方向均有贴尺，沿水槽高度方向及水槽底部沿着水槽长度方向。
所述循环水泵P3，设置于水槽下层的水体循环区内，用于形成可持续的，可循环的，能模拟出带有流速的海洋水流。
作为实施例，所述循环水泵33作为水流动力设备，可通过电磁阀34来控制外界水流流速大小。
实施例3
一种应用于移动式水下分层吹填施工室内模拟装置的分层吹填装置。
本发明中，所述分层吹填装置是实现移动式吹填施工模拟的核心装置。
现有技术，中交(天津)疏浚工程有限公司中交天津航道局有限公司公开的一种用于疏浚分层吹填的管路系统(CN209798867U)：属于疏浚吹填施工设备，不是应用于室内模拟试验。
接近现有技术，中国专利申请CN107780380A：室内模拟吹填施工试验装置及实验方法。目前传统室内吹填试验装置，仅简单进行排水之后的研究，而未考虑实际水在吹填过程中横向径流和渗透的自然状态，且为保证试验的可操作性，而忽略了模型结构尺寸及试验方式对试验结果的影响，难以确保真实的施工状态。但该发明申请中，在充泥管袋上表面具有一组吹填接管，吹填接管按四角布置，吹填接管具有外螺纹，吹填接管通过输浆管分别与分流装置四个接头连接，所述的分流装置与输送装置通过连接管连接。该装置的移动性、灵活性极为有限。
如图4所示，本发明所述分层吹填装置包括吹填机具、三维动力体系，所述吹填机具在水槽中的定位和移动受控于所述三维动力体系。
所述吹填机具包括横向过渡段管道21、竖向管筒22、横向管筒23；
所述吹填机具通过所述横向过渡段管道21与所述泥浆存储系统连接从而获得泥浆；
所述吹填机具通过竖向管筒22与三维动力体系连接；
所述横向管筒23为吹填机具的终端，与水槽宽度平行，具有多个出流口的管段；所述吹填机具通过其横向管筒23的多个出流口输送泥浆到水槽底床进行吹填模拟试验。
作为实施例，所述横向过渡段管道21与柔性输送管道14之间通过法兰17连接。
如图5所示，所述三维动力体系，设计为三维移动模组，分别为：纵向第一移动模组24、横向第二移动模组25、垂向第三移动模组26；
其中，所述垂向第三移动模组26携带吹填机具终端实现在水槽31中垂向高度调节，所述横向第二移动模组25携带垂向第三移动模组26实现在水槽31中横向宽度调节，纵向第一移动模组24携带横向第二移动模组25(同时结合第三移动模组26、吹填机具终端)实现在水槽31中长度方向的位移调节；
其中，纵向第一移动模组24包括轨杆241、带有轮子的滑动块242、动力模组243，轨杆沿水槽长度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组(包括电机驱动、电机和电源等，为现有技术)安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在长度方向的位移；横向第二移动模组25安装于所述滑动块242上随同纵向第一移动模组24在水槽31在长度方向的同步位移；
设计思路参照上述纵向第一移动模组24：
其中，横向第二移动模组25包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽31宽度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组(包括电机驱动、电机和电源等，为现有技术)安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在宽度方向的位移；垂向第三移动模组26安装于横向第二移动模组25中的滑动块上随同横向第二移动模组25在水槽31在宽度方向的同步位移；
其中，垂向第三移动模组26包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽31垂直方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组(包括电机驱动、电机和电源等，为现有技术)安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在垂直方向上的位移；吹填机具安装于垂向第三移动模组26中的滑动块上随同垂向第三移动模组26在水槽在垂直方向的同步位移。
实施例4
基于实施例1、实施例2、实施例3、测量系统，构建了本发明一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，能够充分模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式。
移动式水下分层吹填施工室内模拟装置包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统、测量系统。
所述泥浆存储系统包括存储箱18、固体集料箱19、输送管道，其中所述输送管道包括水源管道11、水沙混合管道12、泥浆输入管道13；在水沙混合管道12上设置水沙混合离心泵P1，在所述泥浆输入管道13上设置泥浆输入离心泵P2；其中，所述存储箱18用来存放和混合泥沙及水；所述存储箱18：通过其上方设置固体集料箱19为其投放泥沙，所述固体集料箱19用来存放泥沙原料；通过水源管道11向箱内供水；通过水沙混合管道12、水沙混合离心泵P1形成循环通道，所述存储箱、水沙混合管道12、水沙混合离心泵P1构成自循环系统，用于将水和泥沙混合均匀；通过泥浆输入管道13与所述分层吹填装置连通。进一步的，所述泥浆存储系统还设置有流量测量仪器41。作为实施例，所述存储箱18的一侧设置有存储箱贴尺R1，用来标记液面高度。
所述施工环境模拟系统，通过水槽31模拟海洋，用来实现开敞海域的风浪流环境条件模拟。所述水槽31用于模拟施工环境，其内安装有造波机32、循环水泵P3；所述水槽31为循环开放水槽，上层为试验区，下层为水体循环区，上下两层隔离，所述水体循环区用于支持和保障试验区，保证流动水体的可循环。在上层的试验区：分为过渡段、试验段和尾水段，其中：在过渡段前端安装所述造波机32，用于模拟沿水槽长度方向的波浪条件；过渡段为试验段提供均匀稳定的水流条件，试验段为试验主功能区域；过渡段、尾水段与下层的水体循环区接通。作为实施例，在试验段的出入两端处设置格栅33，防止试验泥沙污染下层的水体循环区。所述循环水泵P3，设置于水槽下层的水体循环区内，用于形成可持续的，可循环的，能模拟出带有流速的海洋水流。作为实施例，所述循环水泵33作为水流动力设备，可通过电磁阀34来控制外界水流流速大小。
所述分层吹填装置包括吹填机具、三维动力体系，所述吹填机具在水槽中的定位和移动受控于所述三维动力体系。所述吹填机具包括横向过渡段管道21、竖向管筒22、横向管筒23；所述吹填机具通过所述横向过渡段管道21与所述泥浆存储系统连接从而获得泥浆；所述吹填机具通过竖向管筒22与三维动力体系连接；所述横向管筒23为吹填机具的终端，与水槽宽度平行，具有多个出流口的管段；所述吹填机具通过其横向管筒23的多个出流口输送泥浆到水槽底床进行吹填模拟试验。
所述三维动力体系，设计为三维移动模组，分别为：纵向第一移动模组24、横向第二移动模组25、垂向第三移动模组26；其中，所述垂向第三移动模组26携带吹填机具实现在水槽31中垂向高度调节，所述横向第二移动模组25携带垂向第三移动模组26实现在水槽31中横向宽度调节，纵向第一移动模组24携带横向第二移动模组25实现在水槽31中长度方向的位移调节；
其中，纵向第一移动模组24包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽长度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在长度方向的位移；横向第二移动模组25安装于所述滑动块上随同纵向第一移动模组24在水槽31在长度方向的同步位移；
基于相同的结构设计，其中，横向第二移动模组25包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽31宽度方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在宽度方向的位移；垂向第三移动模组26安装于所述滑动块上随同横向第二移动模组25在水槽31在宽度方向的同步位移；
其中，垂向第三移动模组26包括轨杆、带有轮子的滑动块、动力模组，轨杆沿水槽31垂直方向布设在水槽上部，带有轮子的滑动块与轨杆咬合，动力模组安装于滑动块上用于驱动整体在水槽31在垂直方向上的位移；吹填机具安装于所述滑动块上随同垂向第三移动模组26在水槽在垂直方向的同步位移。
所述测量系统包括现场测量设备；所述现场测量设备包括流量测量仪器41、流速测量仪器42、第一相机43、第二相机44和探针45。
其中，流量测量仪器41用于实时显示输送泥浆流量信息。
其中，流速测量仪器42通过三维动力体系进行移动来实现测量不同测点流速。
其中，第一相机43通过相机支架固定在水槽31试验段一侧，其正对水槽31侧壁，保证拍摄范围是整个试验段(包括水槽试验段贴尺R2、沉积泥沙正视图)，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽长度方向和沿水槽高度方向的正视图照片；
其中，第二相机44固定在吹填机具的上方，相机正对水槽31底部，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽宽度和水槽长度方向的俯视图照片，拍摄过程中保持拍摄位置和范围不变，像素大小设置为统一大小，这样后期就可以利用(如Get Data软件等)图片处理软件对每个工况的沉积泥沙正视图和俯视图照片进行处理分析，通过对比图片的水槽试验段贴尺R2和沉积泥沙范围、高度的比例，来精准读取沉积泥沙的扩散范围、沉积泥沙最大和最小厚度等吹填特征参数。
其中，探针45通过三维动力体系固定在水槽31试验段，用于试验结束后测量不同测点的沉积泥沙厚度。
实施例5
基于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，进一步本发明还配置有控制系统，安装于控制柜5内(图1所示)以及与之配套的智能测量系统，从而构建了本发明一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统，能够充分模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式。
所述控制系统包括输入模块、控制模块和执行模块(图6所示)；所述测量系统，结合现场测量设备以及利用控制系统的输入模块、计算模块，用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度等关键试验参数。
其中，所述输入模块包括泥浆混合参数、施工环境模拟参数和分层吹填模拟参数三部分，在试验前需要设定各参数初始值，是试验过程中的目标数据。作为实施例，各个参数通过系统人机界面输入。
所述泥浆混合参数包括水质量Mw0、泥沙质量Ms0；
所述施工环境模拟参数包括水槽水深h0、水流流速v0、波高Hw0和波周期Tw0；
所述分层吹填模拟参数包括输入泥浆浓度Cm0、输入泥浆流量Q0、分层吹填机具初始位置(X0，Y0，Z0)、分层吹填机具移动方向(Dx0，Dy0，Dz0)、分层吹填机具移动速度(Vx0，Vy0，Vz0)、分层吹填机具移动距离(Sx0，Sy0，Sz0)、分层吹填机具距离床底距离Hb0。
其中，所述控制模块分为计算模块和管理模块；
所述计算模块包括泥浆混合参数和分层吹填机具位置参数的计算，用于提供给管理模块；其中泥浆混合参数是指水和泥沙混合而成的泥浆参数，用泥浆浓度Cm表示，计算公式为
Cm＝Ms/(Ms+Mw)
式中，Cm表示泥浆浓度，Ms表示泥沙质量，Mw表示水质量。
所述管理模块包括泥浆混合管理模块、施工环境模拟模块、分层吹填模拟模块以及关键参数测量模块四部分的管理模块，分别负责对泥浆存储系统、施工环境模拟、分层吹填模拟装置的管理，以及对测量系统的关键试验参数进行分析并实验数据图表以及科研成果整理输出。其中，
具体的，所述泥浆混合管理模块，对泥浆存储系统中水和泥沙的浓度和混合均匀程度进行管理，按照输入模块初始泥浆浓度目标值Cm0，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，将水和泥沙按照比例进行混合均匀，从泥浆取样口获取特定体积V的泥浆，并测量取样泥浆质量M，则泥浆浓度Cm换算公式为
式中，Cm表示泥浆浓度，ρs表示泥沙密度，ρw表示水密度，M表示取样泥浆质量，V表示泥浆体积。
如果Cm与Cm0误差不超过5％，则认为达到了设计目标，如果需要改变泥浆浓度为Cm’，则需要适当增加水和泥沙进一步混合，增加的泥沙质量计算公式为
式中，ΔMs表示为了达到泥浆浓度变化目标Cm’所新增的泥沙质量，Cm’表示改变后的泥浆浓度，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，ΔMw表示为了达到泥浆浓度变化目标所新增的水质量。
作为实施例，对泥浆混合均匀程度的管理是通过三次取样，对比同样时间取样的泥浆质量误差来判断泥浆混合均匀程度，如果三次泥浆质量误差均不超过5％，则认为混合均匀。如果超过5％，则需要继续通过离心泵进行水和泥沙自循环，直至取样泥浆均匀程度满足要求，才能将泥浆供向分层吹填装置，用于模拟吹填。
具体的，所述施工环境模拟模块，对管理和调节水槽循环水泵P3、电磁阀34状态、造波机的工作状态以符合试验环境的设定要求。
具体的，所述分层吹填模拟管理模块，根据输入泥浆流量和分层吹填机具位置、移动速度、方向和距离设定，对三维动力体系中的动力模组进行控制管理。
具体的，所述分层吹填模拟管理模块，通过调控泥浆输入单向阀F4的开度来调整流量大小，通过安装在泥浆输入管道的流量测量仪器16监测数据来判断是否达到设定的输入泥浆流量Q0。如果监测流量Q小于Q0，则需要增加泥浆输入单向阀F4开度n，如果监测流量Q大于Q0，则需要减小泥浆输入单向阀F4开度n。两者换算关系如下：
式中，Q0表示初始输入泥浆流量，n0表示初始输入泥浆流量Q0对应的开度(n0变化范围是0～1,0表示无流量，1表示最大流量)；Q表示试验过程中监测到的泥浆流量，n表示输入泥浆流量Q对应的电磁阀开度。
对分层吹填机具的移动控制，可通过输入模块以及计算模块实时得到三维动力体系分层吹填机具的移动速度(Vx，Vy，Vz)、距离(Sx，Sy，Sz)和方向(Dx，Dy，Dz)来调控分层吹填机具在不同速度、距离和方向的移动，从而达到目标位置(X1，Y1，Z1)：
式中，X1、Y1、Z1分别表示分层吹填机具的目标位置，X0、Y0、Z0分别表示分层吹填机具初始位置，Sx0、Sy0、Sz0分别表示分层吹填机具移动距离。
具体的，所述关键参数测量管理模块，包括泥浆流量、水流测点流速和吹填泥沙不同特点厚度、吹填范围等关键吹填特征参数三个方面的管理。对于泥浆流量，通过流量测量仪器41对输入泥浆的流量进行实时测量。对于水流测点流速，通过控制流速测量仪器42在不同测点不同水深处进行测量实现。对于吹填特征参数，通过控制第一相机、第二相机和探针来测量。
本实施例中，所述测量系统，结合现场测量设备以及利用控制系统的输入模块、计算模块，用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度等关键试验参数。
所述现场测量设备包括流量测量仪器41、流速测量仪器42、第一相机43、第二相机44和探针45。
其中，流量测量仪器41用于实时显示输送泥浆流量信息。
其中，流速测量仪器42通过三维动力体系进行移动来实现测量不同测点流速。
其中，第一相机43通过相机支架固定在水槽31试验段一侧，其正对水槽31侧壁，保证拍摄范围是整个试验段(包括水槽试验段贴尺R2、沉积泥沙正视图)，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽长度方向和沿水槽高度方向的正视图照片；
其中，第二相机44固定在吹填机具的上方，相机正对水槽31底部，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽宽度和水槽长度方向的俯视图照片，拍摄过程中保持拍摄位置和范围不变，像素大小设置为统一大小，这样后期就可以利用(如Get Data软件等)图片处理软件对每个工况的沉积泥沙正视图和俯视图照片进行处理分析，通过对比图片的水槽试验段贴尺R2和沉积泥沙范围、高度的比例，来精准读取沉积泥沙的扩散范围、沉积泥沙最大和最小厚度等吹填特征参数。
其中，探针45通过三维动力体系固定在水槽31试验段，用于试验结束后测量不同测点的沉积泥沙厚度。
实施例6
基于实施例5移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统，能够充分模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式，进一步公开本实施例在室内实施的模拟试验方法(图7中所示)，其步骤包括：
(1)通过输入模块设计关键试验参数：根据重力相似、几何相似和动力相似原则，设计并确定试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具初始位置、移动速度等关键试验参数。
(2)通过输入模块设定水深、速度和波浪条件：向水槽31注水至试验水深，开启水槽循环水泵P3，按照试验设计外界流速设定电磁阀状态，调整水槽内水流流速为设计流速。按照试验波浪条件，调节并设定造波机的波高和波周期参数为设计波浪条件。
(3)通过管理模块混合均匀泥浆：开启固体集料箱单向阀F5和水源管道单向阀F1，按照试验泥浆浓度将固定比例和质量的泥沙和水注入存储箱，开启水沙自循环管道单向阀F2，同时开启水沙混合离心泵P1，运行1min后，通过泥浆取样口取泥浆进行检测泥浆混合均匀程度。在取样时，开启泥浆取样口单向阀F3，同步关闭水沙自循环管道单向阀F2，通过泥浆取样口定时取泥浆，测量取样泥浆质量三次，换算得到三次平均取样泥浆浓度。若取样泥浆浓度与设计浓度基本保持一致，此时认为泥浆混合均匀，否则调整泥沙和水进一步混合。取样结束后，立刻关闭泥浆取样口单向阀F3，同步开启水沙自循环管道单向阀F2，并在试验过程中始终保持泥浆在不断循环，从而保障分层吹填机具的输入泥浆始终是混合均匀的泥浆。
(4)通过管理模块开始第一层移动式吹填：开启泥浆输入单向阀F4和泥浆输入离心泵P2，控制泥浆输入单向阀F4开度，使得流量测量仪器41测量的泥浆输入管道泥浆流量为设定流量。设定分层吹填装置的三维动力体系的移动速度、移动方向和移动距离，使得通过控制安装吹填机具的三维动力体系同步控制吹填机具按照设定移动速度沿水槽方向进行移动直至到达设定位置，模拟第一层移动式吹填过程。在试验过程中，根据试验需求，控制流速测量仪器42测量特定测点特定水深处流速，用来测量流场变化。
(5)通过管理模块完成第一层移动式吹填：待吹填机具移动至设定移动距离终点位置，关闭泥浆输入离心泵P2，重新设定分层吹填装置的三维动力体系的移动速度、移动方向和移动距离，使得分层吹填机具在不扰动沉积泥沙的情况下，通过控制安装吹填机具的三维动力体系尽量快速控制吹填机具移动至初始位置，分层吹填装置在移动期间需要专人协助钢丝软管输送管道同步移动并保证不断开连接。
(6)通过管理模块重复步骤(4)-(5)，直至实现目标n层(n≥1)移动式水下分层吹填施工室内模拟试验；
(7)通过测量系统测量吹填试验特征参数：待该工况多层移动式水下分层吹填施工室内模拟试验结束后，停止试验，由管理模块关闭造波机32、水槽循环水泵P3、泥浆输入离心泵P2、水沙混合离心泵P1和所有单向阀，待水槽内泥沙沉淀至清水后，缓慢放空试验水槽内的水，利用测量系统中的相机1和相机2分别对试验段沉积泥沙进行拍照，用于后期利用图像处理软件测量吹填范围、最多及最小吹填厚度等吹填特征参数，并利用探针精确测量特定测点的吹填厚度；利用测量系统的关键试验参数由管理系统以实验数据图表整理输出。
(8)清理水槽试验区泥沙，根据试验需求可改变输送泥浆浓度、输送流量、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高、波周期、吹填机具移动速度等关键参数，在管理模块下重复(2)-(7)步骤，即可实现多元化调整的移动式水下分层吹填施工室内模拟试验。
实施例7
应用例试验的长度比尺为1：10，试验设计参数与原型参数见表1。
表1本实例参数表
(2)向水槽31注水至试验水深，开启循环水泵P3，按照试验设计外界流速设定电磁阀34转速，调整水槽内水流流速为设计流速0.237m/s。
(3)开启固体集料箱单向阀F5和水源管道单向阀F1，按照试验泥浆浓度将固定比例和质量的泥沙和水注入存储箱，开启水沙自循环管道单向阀F2，同时开启水沙混合离心泵P1，运行1min后，通过泥浆取样口15取泥浆进行检测泥浆混合均匀程度。在取样时，开启泥浆取样口单向阀F3，同步关闭水沙自循环管道单向阀F2，通过泥浆取样口定时取泥浆，测量取样泥浆质量三次，换算得到三次平均取样泥浆浓度。若取样泥浆浓度与设计浓度20％基本保持一致，此时认为泥浆混合均匀，否则调整泥沙和水进一步混合。取样结束后，立刻关闭泥浆取样口单向阀F3，同步开启水沙自循环管道单向阀F2，并在试验过程中始终保持泥浆在不断循环，从而保障分层吹填机具的输入泥浆始终是混合均匀的泥浆。
(4)开启泥浆输入单向阀F4和泥浆输入离心泵P2，控制泥浆输入单向阀F4开度，使得流量测量仪器41测量的泥浆输入管道泥浆流量为设定流量0.006m3/s。设定三维动力体系的初始位置、移动速度、移动方向和移动距离，使得通过控制安装吹填机具的三维动力体系同步控制吹填机具按照设定移动速度沿水槽方向进行移动直至到达设定位置，模拟第一层移动式吹填过程。在试验过程中，根据试验需求，控制流速测量仪器测量特定测点特定水深处流速，用来测量流场变化。
(5)待吹填机具移动至设定移动距离终点位置，关闭泥浆输入离心泵P2，重新设定三维动力体系的移动速度、移动方向和移动距离，使得吹填机具在不扰动沉积泥沙的情况下，通过控制安装吹填机具的三维动力体系尽量快速控制吹填机具移动至初始位置，分层吹填装置在移动期间需要专人协助钢丝软管输送管道同步移动并保证不断开连接。
(6)重复步骤(4)-(5)，直至实现目标3层移动式水下分层吹填施工室内模拟试验；
(7)待该工况多层移动式水下分层吹填施工室内模拟试验结束后，停止试验，关闭造波机、水槽循环水泵P3、泥浆输入离心泵P2、水沙混合离心泵P1和所有单向阀门，待水槽内泥沙沉淀至清水后，缓慢放空试验水槽内的水，利用第一相机43和第二相机44分别对试验段沉积泥沙进行拍照，用于后期利用图像处理软件测量吹填范围、最多及最小吹填厚度等吹填特征参数，并利用探针45精确测量特定测点的吹填厚度。
(8)清理水槽试验区泥沙，根据试验需求可改变输送泥浆浓度、输送流量、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高、波周期、吹填机具移动速度等关键参数，重复(2)-(7)步骤，即可实现多元化调整的移动式水下分层吹填施工室内模拟试验。
综上所述，采用模拟装置及试验方法可以在室内模拟风浪流施工环境下，同时保证泥浆混合均匀的移动式分层吹填，为深入研究精准吹填提供科学手段。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方案，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种移动式水下分层吹填施工室内模拟智能试验系统，其特征在于：包括控制系统、测量系统，
所述控制系统包括输入模块、控制模块和执行模块；所述执行模块用于模拟开敞海域进行水下移动式吹填施工方式，设计为一种移动式水下分层吹填施工室内模拟装置，包括泥浆存储系统、分层吹填装置、施工环境模拟系统；
所述测量系统用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度关键试验参数。
2.如权利要求1模拟智能试验系统，其特征在于：
其中，所述输入模块包括泥浆混合参数、施工环境模拟参数和分层吹填模拟参数三部分，在试验前需要设定各参数初始值，是试验过程中的目标数据；
所述泥浆混合参数所述泥浆混合参数包括水质量Mw0、泥沙质量Ms0；
所述施工环境模拟参数包括水槽水深h0、水流流速v0、波高Hw0和波周期Tw0；
所述分层吹填模拟参数包括输入泥浆浓度Cm0、输入泥浆流量Q0、分层吹填机具初始位置(X0，Y0，Z0)、分层吹填机具移动方向(Dx0，Dy0，Dz0)、分层吹填机具移动速度(Vx0，Vy0，Vz0)、分层吹填机具移动距离(Sx0，Sy0，Sz0)、分层吹填机具距离床底距离Hb0。
3.如权利要求2模拟智能试验系统，其特征在于：所述控制模块分为计算模块和管理模块；
所述计算模块包括泥浆混合参数和分层吹填机具位置参数的计算，用于提供给管理模块；其中泥浆混合参数是指水和泥沙混合而成的泥浆参数，用泥浆浓度Cm表示，计算公式为
Cm＝Ms/(Ms+Mw)
式中，Cm表示泥浆浓度，Ms表示泥沙质量，Mw表示水质量；
所述管理模块包括泥浆混合管理模块、施工环境模拟模块、分层吹填模拟模块以及关键参数测量模块四部分的管理模块，分别负责对泥浆存储系统、施工环境模拟、分层吹填模拟装置的管理，以及对测量系统的关键试验参数进行分析并实验数据图表以及科研成果整理输出。
4.如权利要求3模拟智能试验系统，其特征在于：所述泥浆混合管理模块，对泥浆存储系统中水和泥沙的浓度和混合均匀程度进行管理，按照输入模块初始泥浆浓度目标值Cm0，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，将水和泥沙按照比例进行混合均匀，从泥浆取样口获取特定体积V的泥浆，并测量取样泥浆质量M，则泥浆浓度Cm换算公式为
式中，Cm表示泥浆浓度，ρs表示泥沙密度，ρw表示水密度，M表示取样泥浆质量，V表示泥浆体积；
如果Cm与Cm0误差不超过5％，则认为达到了设计目标，如果需要改变泥浆浓度为Cm’，则需要适当增加水和泥沙进一步混合，增加的泥沙质量计算公式为
式中，ΔMs表示为了达到泥浆浓度变化目标Cm’所新增的泥沙质量，Cm’表示改变后的泥浆浓度，Ms0表示初始泥沙质量，Mw0表示初始水质量，ΔMw表示为了达到泥浆浓度变化目标所新增的水质量。
5.如权利要求3模拟智能试验系统，其特征在于：所述施工环境模拟模块，对管理和调节水槽循环水泵P3、电磁阀(34)状态、造波机的工作状态以符合试验环境的设定要求。
6.如权利要求3模拟智能试验系统，其特征在于：具体的，所述分层吹填模拟管理模块，根据输入泥浆流量和分层吹填机具位置、移动速度、方向和距离设定，对三维动力体系中的动力模组进行控制管理。
7.如权利要求6模拟智能试验系统，其特征在于：具体的，所述分层吹填模拟管理模块，通过调控泥浆输入单向阀F4的开度来调整流量大小，通过安装在泥浆输入管道的流量测量仪器16监测数据来判断是否达到设定的输入泥浆流量Q0；如果监测流量Q小于Q0，则需要增加泥浆输入单向阀F4开度n，如果监测流量Q大于Q0，则需要减小泥浆输入单向阀F4开度n；两者换算关系如下：
式中，Q0表示初始输入泥浆流量，n0表示初始输入泥浆流量Q0对应的开度；n0变化范围是0～1,0表示无流量，1表示最大流量；Q表示试验过程中监测到的泥浆流量，n表示输入泥浆流量Q对应的电磁阀开度；
对分层吹填机具的移动控制，可通过输入模块以及计算模块实时得到三维动力体系分层吹填机具的移动速度(Vx，Vy，Vz)、距离(Sx，Sy，Sz)和方向(Dx，Dy，Dz)来调控分层吹填机具在不同速度、距离和方向的移动，从而达到目标位置(X1，Y1，Z1)：
式中，X1、Y1、Z1分别表示分层吹填机具的目标位置，X0、Y0、Z0分别表示分层吹填机具初始位置，Sx0、Sy0、Sz0分别表示分层吹填机具移动距离。
8.如权利要求3模拟智能试验系统，其特征在于：所述关键参数测量管理模块，包括泥浆流量、水流测点流速和吹填泥沙不同特点厚度、吹填范围等关键吹填特征参数三个方面的管理；对于泥浆流量，通过流量测量仪器(41)对输入泥浆的流量进行实时测量；对于水流测点流速，通过控制流速测量仪器(42)在不同测点不同水深处进行测量实现；对于吹填特征参数，通过控制第一相机、第二相机和探针来测量。
9.如权利要求1模拟智能试验系统，其特征在于：所述测量系统，结合现场测量设备以及利用控制系统的输入模块、计算模块，用于获得试验输送泥浆浓度、输送流量、水深、吹填机具距离底床高度、外界水流流速、波高波周期、吹填机具移动速度等关键试验参数；
所述现场测量设备包括流量测量仪器(41)、流速测量仪器(42)、第一相机(43)、第二相机(44)和探针(45)；
其中，流量测量仪器(41)用于实时显示输送泥浆流量信息；
其中，流速测量仪器(42)通过三维动力体系进行移动来实现测量不同测点流速；
其中，第一相机(43)通过相机支架固定在水槽(31)试验段一侧，其正对水槽(31)侧壁，保证拍摄范围是整个试验段，涉及包括水槽试验段贴尺R2、沉积泥沙正视图，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽长度方向和沿水槽高度方向的正视图照片；
其中，第二相机44固定在吹填机具的上方，相机正对水槽31底部，用来拍摄吹填试验后沉积泥沙沿水槽宽度和水槽长度方向的俯视图照片，拍摄过程中保持拍摄位置和范围不变，像素大小设置为统一大小，利用图片处理软件对每个工况的沉积泥沙正视图和俯视图照片进行处理分析，通过对比图片的水槽试验段贴尺R2和沉积泥沙范围、高度的比例，来精准读取沉积泥沙的扩散范围、沉积泥沙最大和最小厚度等吹填特征参数；
其中，探针(45)通过三维动力体系固定在水槽(31)试验段，用于试验结束后测量不同测点的沉积泥沙厚度。
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