CN203960801U - 一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置，其包括水体区、闸门、沙槽区和尾水池；在具有一定容水量的水体区的出口处设置闸门，紧邻出口延续设置沙槽区，沙槽区放置有粗细不均匀的颗粒物，代表淤积物和防护石料；在沙槽区的下游端连接尾水池；尾水池中设置有过滤装置，通过计算过滤下来的颗粒物量，计算水流的挟沙能力。本实用新型模拟闸下水流对细颗粒的淤积物和粗颗粒的防护石料的输移机理，该装置结构简单，操作方便，能够准确截取并计算水流的挟沙量，可操作性强，具有工程实用价值。

Description

一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，尤其是一种用于测试闸下水流挟沙输移能力的实验装置，包括对细质淤积物和粗质防护石的输移能力的研究。

背景技术

水闸是用于控制过水通道的水工建筑物，在水利工程中应用广泛，多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。从20世纪50年代开始，应工农业生产和人民生活的需要，在我国沿海大部分中小入海河口都已建闸以挡潮御卤、蓄淡灌溉、排洪除涝以及防台抗暴。

河口内建闸后，潮波受闸门阻挡发生反射，增强了驻波特征。由于潮波变形使闸口处涨潮流速增加，而落潮流速相对减小，这样涨潮输沙量就会大于落潮输沙量。由此涨、落潮不平衡输沙的结果，就造成涨潮期多输入的泥沙落淤在闸下河道内。当水闸泄水时，水体部分势能转为动能，流速增加，因此，闸下出流具有单宽流量大、能量集中的特点，冲刷能力很强，会挟带闸下淤沙随之流走。

水流挟沙能力就是指在一定水流和边界条件下，水体能够输移的泥、沙、石的量。闸下泥沙来源主要为海相来沙，常以悬沙及浮泥形式进入河道。分析闸下水流对悬移质泥沙的输移能力对于挡潮闸的冲淤计算具有重要意义。

同时，挡潮闸运行一段时间后，下游保护段末端由于冲刷影响，有的护坦、海漫会受到破坏，特别是堤岸边坡的冲刷更为严重。抛石护底是常用的防冲加固措施，其做法一般是自开始冲刷的地方向外抛石，沿冲刷河底以同一厚度抛填石块。因此，研究闸下水流的对推移质块石的输移能力对于挡潮闸的加固设计同样具有指导意义。

因此研究一种用于测试闸下水流输移能力的装置势在必行，对于水利工程的建设十分有益。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就是如何准确测得一定水量、一定流速、一定势能的闸下水流经河床一段时间后，所能挟带的泥沙含量。因此，本实用新型提供一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置，本装置能同时模拟闸下水流对细颗粒的淤积物和粗颗粒的防护石料的输移机理，可操作性强，具有工程实用价值。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置，包括水体区、闸门、沙槽区和尾水池；具有一定容水量的所述水体区的出口处设置所述闸门，紧邻出口延续设置所述沙槽区，沙槽区放置有粗细不均匀的颗粒物，代表淤积物和防护石料；在沙槽区的下游端连接所述尾水池；尾水池中含有过滤装置，通过计算过滤下来的颗粒物量，计算水流的挟沙能力。

进一步讲，所述水体区比沙槽区的水位高。

进一步讲，所述装置还包括水塔、取水阀门，水塔与水体区通过输水管路连接，在输水管路上设置取水阀门。

进一步讲，所述过滤装置包括滤网和取样瓶，滤网过滤所有从沙槽区流过的水，滤网孔径介于所放置的颗粒物的最大直径与最小直径之间；取样瓶吊挂在滤网的下方，接取部分滤网过滤后的浊水。

所述取样瓶可以有多个，在滤网下方同一截面高度吊挂，以及在不同的截面高度也吊挂；通过计算所有取样瓶的含沙量的平均值获得水中含有的颗粒物含量。

优选地，所述取样瓶在所述滤网下方均匀吊挂。

同样优选地，所述闸门为对开式闸门，或升降式闸门中的一种。

在采取以上技术方案的基础上，本实用新型有如下有益效果：本实用新型模拟闸下水流对细颗粒的淤积物和粗颗粒的防护石料的输移机理，提供了专门用于研究闸下水流的对推移质的输移能力的实验装置，该装置结构简单，操作方便，能够准确截取并计算水流的挟沙量，可操作性强，具有工程实用价值。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体结构布置示意图；

图2为本实用新型装置的滤网放大示意图；

图3为本实用新型装置的取样瓶放大示意图。

1-水塔、2-取水阀门、3-水体区、4-闸门、5-沙槽区、6-滤网、7-取样瓶、8-尾水池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例，对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例给出了一种实验装置，该装置模拟闸下水流对细颗粒的淤积物和粗颗粒的防护石料的输移机理，包括水塔1、取水阀门2、水体区3、闸门4、沙槽区5、滤网6、取样瓶7和尾水池8。

本实施例中的水塔1位于上游区，滤网6位于下游区。其中，水塔1的出水管路上设置取水阀门2，同时出水管路尽端连接到水体区3，向水体区3输水。闸门4设置在水体区3与沙槽区5之间，较佳的设计是水体区3比沙槽区5的水位高，这样可以在水体区与沙槽区之间造成一定的水位差。闸门4可选为对开式闸门，或升降式闸门都可以。

沙槽区5分布有粗细不均匀的颗粒物，代表淤积物和防护石料。在沙槽区5的末端设置有水平放置的滤网6，保证流过沙槽区的水能够全部经过滤网6渗流。在滤网6的下方吊挂有多个取样瓶7，除取样瓶接的水外，其余的水经过尾水池8回收。

上述的滤网6孔径可以根据所放置的颗粒物大小确定，以能够回收除悬沙及浮泥等细颗粒物以外的颗粒物为准，如图2所示。通过计算滤网6上留下的颗粒物的量，来计算粗颗粒物相对于一定体积的水的含量。取样瓶7接收的是含有悬沙及浮泥等较细的颗粒物，上述取样瓶可以在滤网下方同一截面高度悬挂多个，同时在垂直方向也可以悬挂多个，垂向布置如图3所示。不论是水平方向上还是垂直方向上，都最好为均匀分布。通过计算所有取样瓶的含沙量的平均值获得一定体积的水中含有的细颗粒物含量。

本装置的工作流程是：各设备安装就位，预先在水塔中上水，在沙槽区放好一些粗细不等的颗粒物(模拟泥沙和河底石料)，此时闸门关闭。然后打开取水阀门，让水定量流进水体区。当水体区的水存储到一定量(也就是有一定的高度)的时候，打开闸门，让水流出，在水流过水槽区的过程中，由于冲刷会带走部分泥沙和石料。沙槽区的长短不同以及冲刷的时间不同，可能造成挟带的沙石量不同，一般来讲，水道越长，最后带走的沙石会少，水道越短，最后带走的沙石会越多。在沙槽区末端，由滤网截住粒径大于网眼的颗粒物；悬浮沙、浮泥等随水流流走，部分被滤网下的取样瓶接收。通过计算滤网上面的截取颗粒物量，和测定取样瓶中的水浊度，可以最终测试出该水流在特定河床下的挟沙能力。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于测试闸下水流挟沙能力的实验装置，其特征在于：所述装置包括水体区、闸门、沙槽区和尾水池；

具有一定容水量的所述水体区的出口处设置所述闸门，紧邻出口延续设置所述沙槽区，沙槽区放置有粗细不均匀的颗粒物，代表淤积物和防护石料；

在沙槽区的下游端连接所述尾水池；尾水池中含有过滤装置，通过计算过滤下来的颗粒物量，计算水流的挟沙能力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述水体区比沙槽区的水位高。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述装置还包括水塔、取水阀门，所述水塔与水体区通过输水管路连接，在输水管路上设置所述取水阀门。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述过滤装置包括滤网和取样瓶，所述滤网过滤所有从沙槽区流过的水，滤网孔径介于所放置的颗粒物的最大直径与最小直径之间；所述取样瓶吊挂在滤网的下方，接取部分滤网过滤后的浊水。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述取样瓶有多个，在滤网下方同一截面高度吊挂，以及在不同的截面高度也吊挂；通过计算所有取样瓶的含沙量的平均值获得水中含有的颗粒物含量。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于：所述取样瓶在所述滤网下方均匀吊挂。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述闸门为对开式闸门，或升降式闸门中的一种。