CN206438463U - 自循环的高速水流试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型水力物理学试验领域，公开了自循环的高速水流试验装置，包括供水蓄水池、回收蓄水池和具有流道的试验水槽，供水蓄水池和回收蓄水池通过上水管连通，供水蓄水池与试验水槽的流道连通；试验水槽的末端设有溢流池，溢流池与流道之间设有溢流堰，溢流池通过回水管与回收蓄水池连通。与现有技术相比，供水蓄水池与试验水槽的流道连通，流道内的水经溢流堰进入到溢流池中，从溢流池中溢流出来的水经回水管与回收蓄水池连通，而回收蓄水池与供水蓄水池连通，水流自供水蓄水池中流出后可以再回到供水蓄水池中，从而实现自循环供水试验的效果，避免水资源的浪费。

Description

自循环的高速水流试验装置

技术领域

本实用新型涉及水力物理学试验领域，尤其是自循环的高速水流试验装置。

背景技术

目前，险工险段、涉河工程所在河段河床质泥沙和基岩的抗冲刷流速是河道管理部门和水利工程师重点关注的水力学问题，在洪水期高流速水流和河道复杂边界条件的共同作用下，河道主槽和边坡易产生涡漩和不利淘刷，将会对河床质土壤、泥沙和基岩产生不利冲刷，影响涉河工程和河道边坡的安全稳定性。

针对不同河床质土壤、泥沙和基岩，如何实现准确、快速和便捷的量测各种河床覆盖层岩土的抗冲刷特性和流速，是科研人员需要解决的重要水力学问题。

一般地，研究高速水流试验过程中会对岩土样品进行冲刷操作，在冲刷过程中需要水流持续不断地对岩土样品进行冲刷，这个过程需要耗费大量的水资源，而在试验过程中或者是试验完成后，试验装置都没有设置水流循环系统，以至于水资源没法进行有效的回收再利用，从而造成水资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供自循环的高速水流试验装置，旨在解决现有技术中，高速水流试验装置的试验水无法自循环利用的问题。

本实用新型是这样实现的，自循环的高速水流试验装置，包括供水蓄水池、回收蓄水池和具有流道的试验水槽，所述供水蓄水池和所述回收蓄水池通过上水管连通，所述供水蓄水池与所述试验水槽的流道连通；所述试验水槽的末端设有溢流池，所述溢流池与所述流道之间设有溢流堰，所述溢流池通过回水管与所述回收蓄水池连通。

进一步地，所述试验水槽的末端具有过滤池，所述过滤池通过所述溢流堰与所述溢流池连通，所述过滤池与所述流道连通，且所述过滤池中设有过滤网。

进一步地，所述过滤池与所述流道之间设有升降闸门。

进一步地，所述回收蓄水池位于所述溢流池的下方。

进一步地，所述回收蓄水池内设有水泵，所述水泵通过所述上水管与所述供水蓄水池连通。

进一步地，所述供水蓄水池通过多根连通水管与所述试验水槽连通。

进一步地，多根所述连通水管上均设有控制阀门。

进一步地，所述供水蓄水池的侧壁设有溢流缺口，所述溢流缺口通过溢流水管与所述回收蓄水池连通。

进一步地，所述试验水槽呈透明状。

与现有技术相比，与现有技术相比，供水蓄水池与试验水槽的流道连通，流道内的水经溢流堰进入到溢流池中，从溢流池中溢流出来的水经回水管与回收蓄水池连通，而回收蓄水池与供水蓄水池连通，水流自供水蓄水池中流出后可以再回到供水蓄水池中，从而实现自循环供水试验的效果，避免造成水资源的浪费。

附图说明

图1是本实用新型提供的自循环的高速水流试验装置的俯视示意图；

图2是本实用新型提供的自循环的高速水流试验装置的主视示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1和图2所示，为本实用新型提供较佳实施例。

本实用新型提供的自循环的高速水流试验装置可以运用在岩土抗冲刷高速水力学试验技术领域，也可以是运用在其他的水力物理学技术上，并不仅限于其中一种。

自循环的高速水流试验装置，包括供水蓄水池13、回收蓄水池12和具有流道的试验水槽11，供水蓄水池13和回收蓄水池12通过上水管121连通，供水蓄水池13与试验水槽11的流道连通；试验水槽11的末端设有溢流池114，溢流池114与流道之间设有溢流堰115，溢流池114通过回水管122与回收蓄水池12连通。

具体地，在进行冲刷试验时，由于供水蓄水池13与试验水槽11的流道连通，所以，供水蓄水池13直接对流道供水，通过试验水槽11内的流道对水流进行运输传递，然后从试验水槽11的末端流出，从试验水槽11末端流出的水流通过溢流堰115溢流至溢流池114中，由于溢流池114通过回水管122与回收蓄水池12连通，所以，溢流池114中的水可以经回水管122流入到回收蓄水池12中进行回收再利用。

再者，供水蓄水池13和回收蓄水池12通过上水管121连通，因此，回收蓄水池12中的水经上水管121输送到供水蓄水池13中，使得回收的水资源可以再一次进行循环利用，进而实现整个试验水的循环利用，避免造成水资源的浪费。

在完成对试验段岩土样品的冲刷之后，水体中会夹杂岩土样品颗粒，水流从试验水槽11的末端流出，流出的水流中由于夹杂有岩土样品颗粒的水，这种水既不便于回收，也不便于重复利用，因此，沿流道的水流方向，过滤池与流道连通，在试验水槽11的末端设有过滤池113，在过滤池113中设有过滤网，一般地，过滤网迎向水流设置，使得水流中夹杂的岩土冲刷样品颗粒经过滤网过滤后再进入过滤池113中沉淀，提高过滤效率，保证水循环质量。

过滤网可以对水流中的岩土样品颗粒进行初步过滤，经过初步过滤的水再通过过滤池113进一步沉淀净化，可以基本实现试验水的净化和过滤。

过滤池113通过溢流堰115与溢流池114连通，当过滤池113中的水位上升到溢流堰115的高度时，过滤池113中的水会通过溢流堰115溢流到溢流池114中储存，由于经过过滤池113的过滤后，流入溢流池114中的水都是可以再次利用的干净水，所以，溢流池114中的水可以回收，也可以再利用。

过滤池113与流道之间设有升降闸门112，升降闸门112可以调节试验水槽11中的水位，可以将多余的水量排出试验水槽11进入到过滤池113中进行过滤操作，通过调节升降闸门112的高度，控制试验水槽11的水深，可以按照试验需要，保证试验水槽11的不同的水位高度。

一般地，将回收蓄水池12设置在溢流池114的下方，这样，在重力的作用下，溢流池114中溢流出来的水直接经回水管122进入到回收蓄水池12中，这样就不用额外设置水流的动力推动原件，结构简单，易于实现，且可以达到简化装置的目的。

回收蓄水池12内设有水泵124，水泵124通过上水管121与供水蓄水池13连通，在回收蓄水池12的中部横设有过滤网，回收蓄水池12的底部设置有水泵124，回水管122连接在回收蓄水池12的上部，且位于过滤网的上方，这样，从溢流池114中溢流回收的水都经过过滤网的过滤之后再循环利用，保证了循环用水的质量，避免被污染的水体进入回收蓄水池12中，进而污染水循环系统，上水管121穿过过滤网与水泵124连接，上水管121与过滤网下方的水泵124连接，保证水泵124移送到供水蓄水池13中的水都是经过沉淀过滤的，水泵124为水的移送提供动力，进而保证冲刷试验时水的冲刷动能。

供水蓄水池13通过多根连通水管132与试验水槽11连通，多根连通水管132可以平行布置，也可以不平行布置，设置多根连通水管132可以满足大流量的水流从供水蓄水池13中进入试验水槽11的流道中，可以节省试验时间，也有利于实现不同的流速对岩土样品进行冲刷试验。

多根连通水管132上均设有控制阀门133，进行冲刷试验时，打开控制阀门133，使得供水蓄水池13中的水进入到试验水槽11的流道中，通过开关控制阀门133来控制整个岩土抗冲特性试验的进行。在每一根连通水管132上都设置有控制阀门133，通过控制每根连通水管132上的控制阀门133来控制打开连通水管132，如果试验需要水流流速比较大，就打开多根连通水管132的控制阀门133，让多根连通水管132同时向试验水槽11供水，如果需要水流流速比较小，就打开一个控制阀门133即可，可以便于调节供水的水流速度。

在供水蓄水池13的侧壁设有溢流缺口131，溢流缺口131通过溢流水管123与回收蓄水池12连通，冲刷试验时，供水蓄水池13中的多余水量通过溢流缺口131回流至回收蓄水池12，从而节省水资源，实现试验水的循环利用。

试验水槽11设置为透明玻璃水槽，具体是采用透明无色的有机玻璃制成，既可以保证试验水槽11具有良好的透视性和较高的强度，也便于试验人员随时观测冲刷试验的情况。

试验水槽11中设置有供水流流动的流道，流道沿试验水槽11长度方向布置，流道包括依次布置的加速段、过渡段和试验段，加速段是对水流进行加速的、过渡段用于调整顺直从加速段出来的水流，试验段用于进行岩土样品冲刷试验，加速段沿流道水流方向的流道口径渐变收缩布置，过渡段的宽度成等宽布置，过渡段的宽度与加速段的末端的宽度呈等宽布置。

加速段设置成沿水流方向，加速段的流道口径逐渐收缩变窄，收缩变窄的加速段与水平直线等宽布置的过渡段对接连通，冲刷试验时，试验水流流入流道，由于加速段的流道口径逐渐收缩变窄，所以流经加速段的水流逐渐缩窄并加速，水流流速逐渐增加，形成高速水流，高速水流再经过渡段调整顺直，形成稳定的高速水流，稳定的高速水流平稳到达试验段进行抗冲刷试验。

试验水流在渐变收缩的加速段的加速作用下，水流逐渐缩窄和加速，再经过过渡段调整顺直后，到达试验段进行冲刷试验时水流基本无水跃和掺气现象，进而形成稳定的高速水流，高速水流保持平稳的流速实现对试验段底部凹槽内的岩土样品冲刷，通过观察凹槽内岩土样品的经水流冲刷的情况，进而研究观测岩土样品的抗冲刷特性。

加速段的一侧成直线状布置，另一侧成弧线状布置，形成渐变收缩的圆弧形结构，试验水流在渐变收缩圆弧结构的加速段的导流作用下，水流宽度逐渐缩窄，水流流速不断增加，使得经加速段加速后的水流可以形成高速水流。

试验段中设置有用于放置岩土样品的凹槽111，岩土样品顶部与试验段底板齐平，岩土样品放置区设置在试验段的底部，岩土样品顶部与试验段的底板齐平，这样，岩土样品不会减小冲刷试验过流断面面积，可避免岩土样品周边产生不稳定漩涡和绕流。

凹槽111的上端开口呈矩形状，具体地，设置呈矩形状的凹槽111，当岩土样品放置在底部凹槽111中，岩土样品不会减小冲刷试验过流断面面积，可避免岩土样品周边产生不稳定漩涡和绕流，确保样品出露于冲刷试验水体的一致性，保证岩土样品抗冲刷流速试验成果观测和测量的统一性。

凹槽111的纵向截面呈梯形状，具体是正梯形结构，上端小下端大，冲刷试验时，梯形凹槽111的底部空间大，顶部小，可根据岩土样品的多少，在梯形凹槽111的底部预先填充木块体，以调整岩土样品放置区矩形凹槽111的大小，使得岩土样品顶部与试验段的底板齐平。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.自循环的高速水流试验装置，其特征在于，包括供水蓄水池、回收蓄水池和具有流道的试验水槽，所述供水蓄水池和所述回收蓄水池通过上水管连通，所述供水蓄水池与所述试验水槽的流道连通；所述试验水槽的末端设有溢流池，所述溢流池与所述流道之间设有溢流堰，所述溢流池通过回水管与所述回收蓄水池连通；所述回收蓄水池的中部横设有过滤网，所述回水管连接在所述回收蓄水池的上部，位于所述过滤网的上方，所述上水管穿过所述过滤网，与所述过滤网下方的水泵连接。

2.如权利要求1所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述试验水槽的末端具有过滤池，所述过滤池通过所述溢流堰与所述溢流池连通，所述过滤池与所述流道连通，且所述过滤池中设有过滤网。

3.如权利要求2所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述过滤池与所述流道之间设有升降闸门。

4.如权利要求3所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述回收蓄水池位于所述溢流池的下方。

5.如权利要求4所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述回收蓄水池内设有水泵，所述水泵通过所述上水管与所述供水蓄水池连通。

6.如权利要求5所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述供水蓄水池通过多根连通水管与所述试验水槽连通。

7.如权利要求6所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，多根所述连通水管上均设有控制阀门。

8.如权利要求7所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述供水蓄水池的侧壁设有溢流缺口，所述溢流缺口通过溢流水管与所述回收蓄水池连通。

9.如权利要求8所述的自循环的高速水流试验装置，其特征在于，所述试验水槽呈透明状。