CN205907650U - 一种水闸实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水闸实验装置。本实用新型的水闸实验装置贴近现实进行模拟实验，进水管、出水管、潜水泵以及地下水库箱体的设置使得实验装置整体的水能够被循环利用，起到了节约用水的效果。稳水栅使进水箱内的水保持稳定，尽可能不受进水管的水流的影响。闸门上的应力片的设置能够使实验者针对不同的水位，进行观察纪录闸门和闸室底板的应变情况。出水孔模拟水渗透到地底的过程，地基土层内不同位置设有的渗透压力计和扬压力计，能够观察在不同水位、不同流速，以及不同位置的情况下，渗压的数据以及变化情况。根据闸门开度，测定固定上游水位时对应的下流水位和流量，最终确定开度‑流量‑水位的关系曲线。

Description

一种水闸实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，更具体的说是涉及一种水闸实验装置。

背景技术

为了模拟水闸的泄水，现有技术中存在着很多这种模拟试下装置，但常常这种实验装置只能用于参观和初步了解实验设备的原理。难以从实验装置中取得较为准确的数据。

现有的设备中常常只能测试一种类型的数据，且数据的精准性不高，并且不能针对不同状态的水流、压力以及渗透率进行反复的进行实验。使实验装置的使用范围受到了限制。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够通过实验了解闸孔出流、闸下消能和闸基渗流，还能进行结构应力测试的水闸实验装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种水闸实验装置，包括水闸模型、地基土层和地下水库箱体，且三者从上至下依次设置；水闸模型包括闸室，闸室内设有进水箱、闸门和出水箱，闸门设置在进水箱和出水箱之间，闸门顶部设有控制闸门的启闭机，闸门的侧面设有应变片，进水箱与闸门之间设有稳水栅；出水箱与地下水库箱体之间设有连通两者的出水管，出水管上设有控制水流的第一阀门；地下水库底部挖设有集水坑，闸室上设有用于水循环的进水管，进水管从进水箱穿出到闸室外部，并插入到集水坑上方，进水管靠近集水坑的一端设有促进水循环的潜水泵；闸室底板上设有向下倾斜的坡板，坡板设置在闸门和出水箱之间且靠近闸门设置，坡板与闸室为一体设置，闸室底板上开设有若干个间隔设置的出水孔，出水孔连通闸室和地基土层，出水孔设置在坡板和出水箱之间且靠近坡板设置；地基土层内埋设有若干个渗透压力计和若干个扬压力计。

作为本实用新型的进一步改进，地基土层内设有可拆卸的板桩，板桩设置在进水箱和闸门之间的下方且靠近闸门设置。

作为本实用新型的进一步改进，渗透压力计和扬压力计分别为两个，一个渗透压力计和一个扬压力计为一组，一组设置在出水孔和出水箱之间的下方，另一组设置在坡板和闸门之间的下方。

作为本实用新型的进一步改进，闸室下方设有四个挡土隔板，四个挡土隔板与闸室和地下水库箱体形成一个封闭的空间，空间包裹住地基土层。

作为本实用新型的进一步改进，进水管内设有电磁流量计和防止进水箱内的水倒流的第二阀门。

作为本实用新型的进一步改进，地基土层内设有若干根连接闸室底板和地下水库箱体的固定支撑杆。

作为本实用新型的进一步改进，闸室的两侧均设有若干个支撑隔板，支撑隔板的截面呈梯形，支撑隔板一侧与闸室固定连接，下方与地基土层固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，地基土层内的土为粉砂土。

作为本实用新型的进一步改进，进水孔的形状为梅花形。

作为本实用新型的进一步改进，进水管的材料为聚乙烯，水闸模型以有机板为材料，地下水库箱体的材料为304不锈钢。

本实用新型的有益效果，潜水泵的设置以及连接进水箱和地下水库箱体的进水管的设置，使得整个实验装置内的水能够进行循环，做到节约用水的效果，当潜水泵将地下水库箱体内的水抽到进水箱内，观察闸门上的应力片取得的数据，判断是否启动启闭机打开闸门，当闸门打开后，水从进水箱流出，由于闸门和进水箱之间设有稳水栅，使得在不论是否打开闸门的前提下，能够尽可能减少抽到进水箱内的水的冲力对应力片和闸门的影响。闸门打开后，水流模拟从一个上游流到下游，倾斜的坡板模拟了上下游的过度，当水进过坡板后便会流到平地后，水开始渗透到地下，而出水孔的设置便是模拟渗水环节。当完成整个实验过程后，出水箱内会存在很多积水，为了能够进行下一次实验，通过出水管将闸室内的水排到地下水库箱体内。不仅起到排水作用，还节约用水。渗透压力计和扬压力计的存在能够测试和计算水渗透后的压力，还能测试上下游的渗透压。通过打开闸门的大小，测试不同闸流量的时候，下游的水位状态、水流流态和渗透速度。

附图说明

图1为一种水闸实验装置的纵剖视图；

图2为一种水闸实验装置的俯视图；

图3为一种水闸实验装置的侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本实用新型做进一步的详述。

参照图1至3所示，本实施例的一种水闸实验装置，包括水闸模型、地基土层2和地下水库箱体3，且三者从上至下依次设置；水闸模型包括闸室1，闸室1内设有进水箱11、闸门13和出水箱12，闸门13设置在进水箱11和出水箱12之间，闸门13顶部设有控制闸门13的启闭机131，闸门13的侧面设有应变片，进水箱11与闸门13之间设有稳水栅41；出水箱12与地下水库箱体3之间设有连通两者的出水管15，出水管15上设有控制水流的第一阀门151；地下水库底部挖设有集水坑31，闸室1上设有用于水循环的进水管14，进水管14从进水箱11穿出到闸室1外部，并插入到集水坑31上方，进水管14开进集水坑31的一端设有促进水循环的潜水泵；闸室1底板上设有向下倾斜的坡板16，坡板16设置在闸门13和出水箱12之间且靠近闸门13设置，坡板16与闸室1为一体设置，闸室1底板上开设有若干个间隔设置的出水孔17，出水孔17连通闸室1和地基土层2，出水孔17设置在坡板16和出水箱12之间且靠近坡板16设置；地基土层2内埋设有若干个渗透压力计24和若干个扬压力计25。潜水泵的设置以及连接进水箱11和地下水库箱体3的进水管14的设置，使得整个实验装置内的水能够进行循环，做到节约用水的效果，当潜水泵将地下水库箱体3内的水抽到进水箱11内，观察闸门13上的应力片取得的数据，判断是否启动启闭机131打开闸门13，当闸门13打开后，水从进水箱11流出，由于闸门13和进水箱11之间设有稳水栅41，使得在不论是否打开闸门13的前提下，能够尽可能减少抽到进水箱11内的水的冲力对应力片和闸门13的影响。闸门13打开后，水流模拟从一个上游流到下游，倾斜的坡板16模拟了上下游的过度，当水进过坡板16后便会流到平地后，水开始渗透到地下，而出水孔17的设置便是模拟渗水环节。当完成整个实验过程后，出水箱12内会存在很多积水，为了能够进行下一次实验，通过出水管15将闸室1内的水排到地下水库箱体3内。不仅起到排水作用，还节约用水。渗透压力计24和扬压力计25的存在能够测试和计算水渗透后的压力，还能测试上下游的渗透压。通过打开闸门13的大小，测试不同闸流量的时候，上下游的水位状态、水流流态和渗透速度。再根据闸门13开度，测定固定上游水位时对应的下流水位和流量，最终确定开度-流量-水位的关系曲线。

作为改进的一种具体实施方式，地基土层2内设有可拆卸的板桩21，板桩21设置在进水箱11和闸门13之间的下方且靠近闸门13设置。板桩21的存在防止渗压对闸门13结构的渗流破坏，保证闸门13的结构稳定。由于板桩21的可拆卸，可以测试在有无板桩21的两个不同情况下，同一位置的渗透压力的变化情况以及不同位置的渗透压力的变化情况。

作为改进的一种具体实施方式，渗透压力计24和扬压力计25分别为两个，一个渗透压力计24和一个扬压力计25为一组，一组设置在出水孔17和出水箱12之间的下方，另一组设置在坡板16和闸门13之间的下方。两个放置位置即模拟实验中的上游和下游的位置，通过两个渗透压力计24和两个扬压力计25的数据，了解上下游的渗透压的数据。并可以在有无设置板桩21的不同情况下，了解上下游的渗透压的数据的变化。

作为改进的一种具体实施方式，闸室下方设有四个挡土隔板23，四个挡土隔板23与闸室1和地下水库箱体3形成一个封闭的空间，空间包裹住地基土层2。挡土隔板23的设置，不仅节约了整个设备的使用材料，也尽可能的模拟土地渗水状态后的形态以及防止沙土流失。

作为改进的一种具体实施方式，进水管14内设有电磁流量计和防止进水箱11内的水倒流的第二阀门141。通过电磁流量计控制进水管14内的水流流速，模拟以及控制开闸门13前水流聚集的速度和水位高度，并通过闸门13上的应变片观察闸门13的应变情况。

作为改进的一种具体实施方式，地基土层2内设有若干根连接闸室1底板和地下水库箱体3的固定支撑杆22。防止挡土隔片223的强度不够，固定支撑杆22的存在使得整个实验装置的结构更加的稳定，防止在闸室1充满水的情况下，地基土层2承受不了压力而崩坏。

作为改进的一种具体实施方式，闸室1的两侧均设有若干个支撑隔板4，支撑隔板4的截面呈梯形，支撑隔板4一侧与闸室1固定连接，下方与地基土层2固定连接。使整个闸室1与地基土层2的连接结构更加的稳定，在实验过程中整体结构也更加的稳定。

作为改进的一种具体实施方式，地基土层2内的土为粉砂土。粉砂土较为接近生活中的图，使测试渗透压的时候测得的数据更加的进准

作为改进的一种具体实施方式，出水孔17形状呈梅花形。梅花形的出水孔17，使得渗水能力好，防止水不能渗下，无法进行实验。

作为改进的一种具体实施方式，进水管14的材料为聚乙烯。聚乙烯材料价格不贵，节约成本，且强度和耐腐蚀性都很好。水闸模型以有机板为材料，地下水库箱体3的材料为304不锈钢。304不锈钢耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能良好。深冲压、弯曲等常温加工性能较好，热处理后不会硬化。

综上，水闸实验装置贴近现实进行模拟实验，进水管14、出水管12、潜水泵以及地下水库箱体3的设置使得实验装置整体的水能够被循环利用，起到了节约用水的效果。稳水栅41使进水箱11内的水保持稳定，尽可能不受进水管14的水流的影响。闸门13上的应力片的设置能够使实验者针对不同的水位，进行观察纪录闸门13和闸室1底板的应变情况。出水孔17模拟水渗透到地底的过程，地基土层2内不同位置设有的渗透压力计24和扬压力计25，能够观察在不同水位、不同流速，以及不同位置的情况下，渗压的数据以及变化情况。根据闸门13开度，测定固定上游水位时对应的下流水位和流量，最终确定开度-流量-水位的关系曲线。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水闸实验装置，其特征在于：包括水闸模型、地基土层(2)和地下水库箱体(3)，且三者从上至下依次设置；所述水闸模型包括闸室(1)，所述闸室(1)内设有进水箱(11)、闸门(13)和出水箱(12)，所述闸门(13)设置在进水箱(11)和出水箱(12)之间，所述闸门(13)顶部设有控制闸门(13)的启闭机(131)，所述闸门(13)的侧面设有应变片，所述进水箱(11)与闸门(13)之间设有稳水栅(41)；所述出水箱(12)与地下水库箱体(3)之间设有连通两者的出水管(15)，所述出水管(15)上设有控制水流的第一阀门(151)；所述地下水库箱体(3)底部挖设有集水坑(31)，所述闸室(1)上设有用于水循环的进水管(14)，所述进水管(14)从进水箱(11)穿出到闸室(1)外部，并插入到集水坑(31)上方，所述进水管(14)靠近集水坑(31)的一端设有促进水循环的潜水泵；所述闸室(1)底板上设有向下倾斜的坡板(16)，所述坡板(16)设置在闸门(13)和出水箱(12)之间且靠近闸门(13)设置，所述坡板(16)与闸室(1)为一体设置，所述闸室(1)底板上开设有若干个相间隔设置的出水孔(17)，所述出水孔(17)设置在坡板(16)和出水箱(12)之间且靠近坡板(16)设置，所述出水孔(17)连通闸室(1)和地基土层(2)；所述地基土层(2)内埋设有若干个渗透压力计(24)和若干个扬压力计(25)。

2.根据权利要求1所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述地基土层(2)内设有可拆卸的板桩(21)，所述板桩(21)设置在进水箱(11)和闸门(13)之间的下方且靠近闸门(13)设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述渗透压力计(24)和扬压力计(25)均设置有两个，一个所述渗透压力计(24)和一个扬压力计(25)为一组，一组设置在出水孔(17)和出水箱(12)之间的下方，另一组设置在坡板(16)和闸门(13)之间的下方。

4.根据权利要求1或2所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述闸室下方设有四个挡土隔板(23)，四个所述挡土隔板(23)与闸室(1)和地下水库箱体(3)形成一个封闭的空间，所述空间包裹住地基土层(2)。

5.根据权利要求1或2所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述进水管(14)内设有电磁流量计和防止进水箱(11)内的水倒流的第二阀门(141)。

6.根据权利要求4所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述地基土层(2)内设有若干根连接闸室(1)底板和地下水库箱体(3)的固定支撑杆(22)。

7.根据权利要求4所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述闸室(1)的两侧均设有若干个支撑隔板(4)，所述支撑隔板(4)的截面呈梯形，所述支撑隔板(4)一侧与闸室(1)固定连接，下方与地基土层(2)固定连接。

8.根据权利要求1或6所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述地基土层(2)内的土为粉砂土。

9.根据权利要求1所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述出水孔(17)形状呈梅花形。

10.根据权利要求1所述的一种水闸实验装置，其特征在于：所述进水管(14)的材料为聚乙烯，所述水闸模型以有机板为材料，所述地下水库箱体(3)的材料为304不锈钢。