CN209508916U - 低沙含量异重流物理模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低沙含量异重流物理模型，包括：流道模型、清水水库、第一清水孔口箱、第一浑水孔口箱、浑水搅拌池、低调蓄池、高调蓄池以及出口存水池；所述清水水库的出口与所述第一清水孔口箱的进口连通，所述浑水搅拌池的出口与所述第一浑水孔口箱的进口连通，所述第一清水孔口箱的出口、第一浑水孔口箱的出口均与所述流道模型的进口连通，本实用新型通过设计待测试水库的物理模型，能够测试水库在有水沙汇入形成低含沙异重流时，其含沙量的演变特征，以了解水沙入汇对水库环境的影响。

Description

低沙含量异重流物理模型

技术领域

本实用新型属于水库异重流模拟试验技术领域，具体涉及一种低沙含量异重流物理模型。

背景技术

补水工程是流域水环境综合治理的关键性工程系之一，可有效增加水资源总量和提高水环境容量，加快湖泊水体循环和交换，对治理赤水污染改善水环境具有十分重要的作用。但在实际运行过程中存在汛期水流含沙量较枯期显著增加，泵站取水的水体浑浊的问题，根据监测发现，当含沙量大于0.056kg/m3 时对水环境存在较大影响。根据现场调查和初步计算分析结果发现异重流的形成与运行是其中关键的影响因素。

异重流是指两一种或两一种以上具有不同密度的流体相互接触时，密度差异使得其中一种流体沿着交界面流动，并且在流动过程中不与其他流体发生全局性掺混的运动现象。异重流会随着温度、盐度的变化导致具有一定的差异。

相关技术中，需要采集水库中断面的参数计算异重流以判断对水环境的影响，但是在现场对整个水库的结构进行异重流的检测非常不便且难以计算不同水沙汇入水库时对水环境的影响。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低沙含量异重流物理模型，以解决现有技术中对水库的水环境进行异重流检测非常不便导致难以判断在水沙汇入时对水库环境影响的问题。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：包括：

流道模型、清水水库、第一清水孔口箱、第一浑水孔口箱、浑水搅拌池、低调蓄池、高调蓄池以及出口存水池；

所述清水水库的出口与所述第一清水孔口箱的进口连通，所述浑水搅拌池的出口与所述第一浑水孔口箱的进口连通，所述第一清水孔口箱的出口、第一浑水孔口箱的出口均与所述流道模型的进口连通；

所述低调蓄池的出口与所述高调蓄池的入口连通，所述低调蓄池与所述高调蓄池通过水泵连通，所述高调蓄池的出口与所述流道模型的出口处连通；

所述出口存水池用于存储所述流道模型的出口处流出的水。

进一步的，所述流道模型包括：

干流和支流。

进一步的，还包括：

第二清水孔口箱和第二浑水孔口箱；

所述清水水库的出口与所述第二清水孔口箱的进口连通，所述浑水搅拌池的出口与所述第二浑水孔口箱的进口连通，所述第二清水孔口箱的出口、第二浑水孔口箱的出口与所述支流的入口连通，所述支流的出口与所述干流连通。

进一步的，所述浑水搅拌池内设有：

搅拌泵，所述搅拌泵端部固定连接有搅拌叶片；

所述搅拌泵控制所述搅拌叶片进行搅拌。

进一步的，所述流道模型的出口处设有

出口闸门，用于控制所述流道模型的出口处的水流。

进一步的，所述流道模型内侧设有：

防水卷材。

进一步的，所述高调蓄池内还设有：

消能管装置，用于在低调蓄池向高调蓄池供水时进行消能。

进一步的，所述流道模型通过预设比例及相似条件缩小实际水库构成。

进一步的，所述预设比尺还包括：

水流运动相似条件的流速比尺为6.7，糙率比尺为0.9，水流运动时间比尺为29.8；满足泥沙运动相似条件的泥沙粒径比尺为0.64，含沙量比尺为1.0，冲淤时间时间比尺为35。

进一步的，所述相似条件包括：

水流重力相似条件、水流阻力相似条件、水流挟沙相似条件、泥沙悬移相似条件、河床冲淤变形相似条件、低含沙量异重流发生相似条件以及异重流连续相似条件。

本实用新型采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：

通过设计待测试水库的物理模型，能够测试水库在有水沙汇入时，其含沙量的演变过程，以了解水沙演进对水库环境的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种低沙含量异重流物理模型的结构示意图；

图2为本实用新型一种低沙含量异重流物理模型的步骤示意图；

图3为本实用新型一种低沙含量异重流物理模型的步骤示意图；

图4为本实用新型细颗粒拟焦沙级配曲线；

图5为本实用新型拟焦沙率定曲线图；

图6为本实用新型提供的物理模型的剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型局部实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的低沙含量异重流物理模型。

如图1所示，本申请提供一种低沙含量异重流物理模型，包括：

流道模型、清水水库1、第一清水孔口箱3、第一浑水孔口箱4、浑水搅拌池2、低调蓄池7、高调蓄池8以及出口存水池；

所述清水水库1的出口与所述第一清水孔口箱3的进口连通，所述浑水搅拌池2的出口与所述第一浑水孔口箱4的进口连通，所述第一清水孔口箱3的出口、第一浑水孔口箱4的出口均与所述流道模型的进口连通；

所述低调蓄池7的出口与所述高调蓄池8的入口连通，所述低调蓄池7与所述高调蓄池8通过水泵连通，所述高调蓄池8的出口与所述流道模型的出口处连通；

所述出口存水池9用于存储所述流道模型的出口处流出的水

物理模型的工作原理是，通过预设比尺及相似条件缩小实际水库结构构成物理模型，选用模型沙测试在有水沙汇入时所述物理模型中代表断面的流速和含沙量；根据测试结果预测在有水沙汇入时所述待测试水库的含沙量。在设计物理模型时，天然河道中泥沙运动形式不相同，而河道中各一种粒径泥沙的冲淤是一个统一的整体。在模型中单独试验某局部颗粒的泥沙，只复演其某一种运动形式，不可能很好地解决水利工程中的泥沙问题。为了更好地解决工程实际问题，需要在一个模型上同时复演各一种粒径泥沙的运动，即在一个模型上进行悬沙和底沙的综合试验。

优选的，所述流道模型包括：

干流10和支流11。

其中，干流10可以测试流道模型的干流10的异重流，支流11可以测试流道模型的支流11的异重流

优选的，还包括：

第二清水孔口箱5和第二浑水孔口箱6；

所述清水水库1的出口与所述第二清水孔口箱5的进口连通，所述浑水搅拌池2的出口与所述第二浑水孔口箱6的进口连通，所述第二清水孔口箱5的出口、第二浑水孔口箱6的出口与所述支流11的入口连通，所述支流11的出口与所述干流10连通。

优选的，所述浑水搅拌池2内设有：

搅拌泵(图中未示出)，所述搅拌泵端部固定连接有搅拌叶片(图中未示出)；

所述搅拌泵控制所述搅拌叶片进行搅拌。

优选的，所述流道模型的出口处设有

出口闸门12，用于控制所述流道模型的出口处的水流。所述出口闸门12 下方设有底孔13用于控制水流。

优选的，所述流道模型内侧设有：

防水卷材(图中未示出)。防止流道模型长期被水冲刷损坏。

所述高调蓄池8内还设有：

消能管装置14，用于在低调蓄池向高调蓄池供水时进行消能，达到抑制高调蓄池内水面波动的目的。

如图2所示，本申请实施例中提供的低沙含量异重流物理模型包括，

S1、根据待测试水库的结构，通过预设比尺及相似条件缩小实际水库结构构成物理模型；

S2、选用模型沙测试在有水沙汇入时所述物理模型中代表断面的流速和含沙量；

S3、根据测试结果预测在有水沙汇入时所述待测试水库的含沙量。

试验方法的工作原理为：将待测水库的结构，通过预设比尺及相似条件缩小实际水库结构构成物理模型，选用模型沙测试在有水沙汇入时所述物理模型中代表断面的流速和含沙量；根据测试结果预测在有水沙汇入时所述待测试水库的含沙量。在设计物理模型时，天然河道中泥沙运动形式不相同，而河道中各一种粒径泥沙的冲淤是一个统一的整体。在模型中单独试验某局部颗粒的泥沙，只复演其某一种运动形式，不可能很好地解决水利工程中的泥沙问题。为了更好地解决工程实际问题，需要在一个模型上同时复演各一种粒径泥沙的运动，即在一个模型上进行悬沙和底沙的综合试验。

需要说明的是，异重流是由于水库蓄水与入库水流之间的密度差所形成的，水流密度差往往由含沙量或水温共同作用，因此温度对低含沙异重流试验影响较大，本申请在实验过程中，室温恒定，以免影响实验结果。

一些实施例中，在构成物理模型后还包括：

如图3所示，判断所述物理模型是否合理。其具体步骤为：

S21、选取相对保证率；

S22、将相对保证率代入变率限制式中，取得几何变率；

S23、根据几何变率值判断物理模型是否合理；

S24、如果所述变率值在固定范围内时，所述物理模型合理；

S25、如果所述变率值超出固定范围时，所述物理模型不合理。

一些实施例中，所述物理模型，包括：

待测试水库结构的整体或待测试水库结构的局部。

具体的，本申请中的物理模型不仅能够模拟待测试水库的整体结构还可以预测待测试水库结构的局部。

一些实施例中，所述预设比尺包括：

所述待测试水库的结构与所述物理模型的水平比尺为200、垂直比尺为45。

其中，待测试水库的结构与所述物理模型的水平比尺λ_L＝200、垂直比尺λ_H＝45，几何变率D_t＝λ_L/λ_H＝4.44。

具体的，根据待测试水库的结构，包括河床条件及模型水深、模型水流流态相似的要求，确定物理模型适宜的比尺范围为：水平比尺为200、垂直比尺为45、根据水平比尺与垂直比尺的比得到几何变率为4.44，本申请针对几何变率进行验证。

本申请中听过取相对保证率P*为0.85，则可给出如下形式的变率限制式

其中，B为断面河宽、H为断面水深、D_t为几何变率；分别将库区内宽深比较小的不利断面作为代表断面，将B、H的数值代入上式，可求得D_t≤5，亦即，采用变率为4.44的变态模型，可保证模型过水断面上有85％以上的区域流速，因为D_t在4～6的变率范围内，对流场相似条件性的影响较小，对含沙量分布的影响自然也不大，以上计算检验和分析论证结果，说明了本模型采用 D_t＝λ_L/λ_H＝4.44限制的变率范围之内，几何变态的影响有限，可以满足本水库工程实际需要，也说明了物理模型与待测试水库结构相似。

优选的，所述相似条件包括：

水流重力相似条件、水流阻力相似条件、水流挟沙相似条件、泥沙悬移相似条件、河床冲淤变形相似条件、异重流发生相似条件以及异重流连续相似条件。

具体的，在水库的水沙条件及河床边界条件复杂，形成水库后有异重流发生，水流运动及河床变形规律难以模拟，模型设计难度很大，考虑待测试水库水库水沙特点，物理模型除了满足水流重力、阻力相似条件条件外，还必须遵循以下相似条件：

(1)水流挟沙相似条件：

(2)泥沙悬移相似条件：

(3)泥沙起动及扬动相似条件：

(4)河床冲淤变形相似条件：

上面各式中，λ_L、λ_H分别为水平比尺和垂直比尺；λ_R为水力半径比尺；λ_V为流速比尺、λ_S、分别为含沙量比尺和水流力比尺；为泥沙沉速比尺；λ_Vc、分别为泥沙起动流速比尺及扬动流速比尺；为河床变形时间比尺：为淤积物干容重比尺；为平衡含沙量分布系数比尺。

(5)异重流发生(或潜入)相似条件：

对于水库而言，除必须保证泥沙悬移相似外，还应考虑异重流运动相似

异重流挟沙相似条件：

(7)异重流连续相似条件：

公式(2)至式(8)中，的足标“m”、“P”、“e”分别代表模型、待测试水库及异重流有关值。式(4.5)中为考虑浑水容重沿垂线分布不均匀性而引入的修正系数比尺，其中K₁定义为

公式(9)中，γ_m分别表示垂线上某一点浑水容量及垂线平均浑水容量。以保证物理模型测试的数据与待测试水库的数据相一致。

其中本申请中的模型沙采用拟焦沙。选择粉煤灰与拟焦沙进行了容重、淤积物干容重、颗粒级配、物理特性等的对比及拟焦沙沉降试验，拟焦沙的容重小于粉煤灰，其颗粒级配亦小于粉煤灰，采用拟焦沙配置的含沙量条件下，其浑水均能在概化水槽试验中形成异重流，并向下游传播。确定拟焦沙作为模型沙进行物理模型试验更容易满足试验要求

优选的，预设比尺还包括：

水流运动相似条件的流速比尺为6.7，糙率比尺为0.9，水流运动时间比尺为29.8；满足泥沙运动相似条件的泥沙粒径比尺为0.64，含沙量比尺为1.0，冲淤时间时间比尺为35。

具体的，流速比尺及糙率比尺：由水流重力相似条件求得流速比尺由此求得流量比尺λ_Q＝λ_Vλ_Hλ_L＝60373；取λ_R＝λ_H，由水流阻力相似条件求得糙率比尺λ_n＝0.9。根据条件相近的水库的实测资料，回水变动区河床糙率值一般为0.018～0.024，由此求得模型糙率应为 n_m＝0.02～0.026。本申请根据试验结果对模型糙率进行分析：

式(10)中，κ为卡门常数，为简便计取κ＝0.35；若取待测试水库水深为2.5m，则h_m＝2.5m/45＝0.056m；χ为校正参数，对于床面较为粗糙的模型小河，取χ＝1；h_s为模型的沙波高度，参考室内试验结果，h_s≈0.01m～0.02m。由式(10)可求得模型糙率值n_m≈0.014～0.0168，比设计值小一些，这初步说明所选模型沙在模型进口段同水流阻力相似条件相一致。而库区近坝段，因其水面线主要受水库运用亦即坝前控制水位的影响，受河床糙度的影响相对不大。

悬沙沉速比尺及粒径比尺：

泥沙悬移相似条件式(3)中的平衡含沙量分布系数比尺λ_a*，是随泥沙的悬浮指标ω/κU_*的改变而变化的。若待测试水库的ω/κU_*>0.15，式(3) 可归纳为：

式中，m为指数；在0.15＜ω≤0.5时，m＝0.75。对于ω/κU_*＜0.15的细沙，其悬移相似条件可表示为：

利用待测试水库建库后的水力泥沙因子，估算悬浮指标体ω/κU_*<0.15，因此可采用式(12)计算泥沙的沉速比尺λ_ω。将待测试水库的实际数据及有关比尺代入式(12)，初步通过试算得出λ_ω约为1.75。

由于待测试水库悬移质泥沙沉速公式因涉及过渡区和滞流区，尚不能用 Stockes公式来直接推求粒径比尺关系式，本申请采用常见粒径范围(d＝0.003～0.9mm)的沉速公式，考虑泥沙沉速与水下容重仍然保持线性关系，又进一步微调为如下形式：

式(13)中，ν为运动粘滞系数。

悬移质粒径比尺关系式为

式(14)中，λ_ν为水流运动粘滞系数比尺；λ_d为悬移质粒径比尺。

根据探测的待测试水库泥沙中值粒径为0.008mm，平均粒径为0.027mm，平均沉速为0.098cm/s(通过沙重百分数加权)。

将沉速比尺、容重比尺代入上式(14)，并暂取λ_ν＝0.66(经过待测试水库、模型水温分别计算两者的水流运动粘滞系数)，计算可得悬移质粒径比尺为 0.64。要求模型沙中值粒径为0.008/0.67＝0.012mm，采用极细模型沙，模拟异重流运动规律。

不过，如图4所示，因为平均粒径与平均沉速一般比中值粒径更能够代表非均匀沙样的整体情况，为了合理模拟待测试水库中悬移质泥沙运动引起的河床变形，还必须考虑模型沙的平均粒径大小，尤其要保证模型沙平均沉速满足悬移相似条件。故选择悬移质泥沙沉速0.098cm/s与悬移质沉速比尺,求出物理模型沙平均沉速为0.098/1.75＝0.056cm/s，因为细颗粒模型沙平均沉速接近或略微偏小(其中值粒径d50为0.018mm，平均粒径dcp为0.025mm，平均沉速为 0.048cm/s)。

含沙量比尺可通过计算水流挟沙力比尺来确定。

其形式为：

式(15)中，κ为卡门常数；ω_s为泥沙在浑水中的沉速；V为流速；h为水深；D50为床沙中径；S_V为以体积百分比表示的含沙量；S_v＝S/γ_s；ξ为容重影响系数，可表示为：

对于本次选用的模型沙，γ_s为1.7t/m³，则ξ＝7.36。对待测试水库沙，ξ≈1。

采用式(15)计算水流挟沙力，应考虑含沙量对κ值及ω的影响。

将有关待测试水库资料代入式(15)～式(16)，可得到待测试水库水流挟沙力同时采用待测试水库有关物理量及相应的比值代入上述计算式，并通过试算可得到模型水流挟沙力可以求出了两者的比值

另一方面，为在物理模型中较好地复演异重流的运动，含沙量比尺应兼顾式(6)。在运用式(9)时，尚需引入异重流含沙量分布公式。由于紊动扩散作用及重力作用仍是决定异重流挟沙运动的一对主要矛盾，其浓度沿水深的分布及挟沙能力规律与一般挟沙水流相类似。因此可知含沙量沿垂线分布公式计算异重流含沙量沿垂线分布。在计算时将有关的水力泥沙因子采用异重流的相应值代入。把由此得到的的表达式与式(6)联解，通过试算即可求出异重流含沙量比尺。

在模型试验中，为保证异重流沿程淤积分布及出库泥沙特性与待测试水库相似，还应满足异重流挟沙相似条件式(7)。可引用式(15)～式(16)计算待测试水库及模型异重流挟沙力，进而确定所得计算结果与式(6)得出的结果相差不多，并且与上述水流挟沙相似条件确定的λ_s也基本一致，因此，选用可同时满足明渠水流及异重流挟沙相似条件，又能满足异重流发生相似条件。

时间比尺：

根据容重γ_s＝1.7t/m³的拟焦沙沉积过程试验，测得其初期干容重为0.56t/m³(d50＝0.016～0.017mm)。

至于待测试水库淤积物干容重主要依据实测资料确定。已知初始淤积物干容重一般为0.55t/m³～0.85t/m³，在水库中细颗粒泥沙初始淤积物干容重较小，本次模型设计可初步选用0.65t/m³。由待测试水库及模型沙干容重可求得＝1.16。由式(5)可以求得河床变形时间比尺为可见与水流运动时间比尺较为接近，对于模型试验，可以避免常遇到的两个时间比尺相差甚远所带来的时间变态问题，也不致于对水库蓄水、排沙及异重流运动的模拟带来不利的影响。

优选的，本申请采用电磁流速仪测试流速；

采用浊度计测试含沙量。

采用浊度计法计算含沙量，当含沙量大于预设值时采用重量法计算含沙量。

具体的，如图5所示为拟焦沙率定曲线图，在0.15kg/m³以下时含沙量与 OBS3+浊度值呈正比关系，其对应关系为：S＝A×0.0047-0.0296,其中S为含沙量(kg/m³)，A为浊度值(NTU)，可知，OBS3+对本次粒径的含沙量的测验拐点值较小，试验过程中部分含沙量大于拐点值。超过部分使用重量法测验。

当需要使用重量法的时候，具体如下：

准备工作：清洗称量瓶并将空白膜放入称量瓶中，放入烤箱烘烤1小时。将烘烤后的称量瓶放入干燥冷却箱中冷却至室温。称量每个称量瓶重量并记录。核对每批次样品瓶号与记录。

过滤工作：将样品液充分摇晃后倒入量杯中，记录液体体积。将空白膜从称量瓶中取出放入过滤设备中，紧固上盖。将液体倒入过滤杯中，取少量清水冲洗量杯并倒入过滤杯，开启真空泵。取少量清水冲洗过滤杯壁。待液体过滤完成，小心将滤膜取出放入原称量瓶中。记录该样品液瓶号并对应相应的称量瓶号。将称量瓶放入烤箱中烘烤2小时，不要盖紧称量瓶盖。取出烘烤后的称量瓶，放入干燥冷却箱中冷却至室温。称量每个称量瓶重量并对应原空白膜的重量。采用公式(5.1)计算含沙量。

悬浮物含沙量S可按下式计算

式(10)中：S为含沙量(kg/m³)，A为泥沙颗粒+滤膜+称量瓶重量(kg)， B为滤膜+称量瓶重量(kg)，V为体积(m³)。

本申请提供的物理模型设计满足水流运动、泥沙运动与河床变形相似条件，同时考虑异重流相似条件，并控制时间变态问题；物理模型制作在保证模型稳定性的前提下，严格控制定水库边界的平面与垂向偏差；设计性能稳定、便于调控模型控制与量测系统。

本申请提供的物理模型的试验过程是，试验前将物理模型蓄满清水至预定水位，在搅拌池将配置固定含沙量的浑水输送至孔口箱内，按计算后的物理模型清水流量、浑水流量进行控制，组合不同孔口箱的孔口至预定数值。清水、浑水进入模型后发生掺混，满足潜入条件后形成底层异重流，异重流沿程通过弯道、宽窄相间、跌坎与平坦河段，发生掺混、扩散。

如图6所示，为本申请提供的物理模型的剖面示意图。物理模型还包括：

高调蓄池和低调蓄池，用于在试验开始前用清水将物理模型充满水，还用于保持弯道内水的流速。

综上所述，本实用新型通过设计待测试水库的物理模型，能够测试水库在有水沙汇入时，其含沙量的变化，以了解水沙对水库环境的影响。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低沙含量异重流物理模型，其特征在于，包括：

流道模型、清水水库、第一清水孔口箱、第一浑水孔口箱、浑水搅拌池、低调蓄池、高调蓄池以及出口存水池；

所述清水水库的出口与所述第一清水孔口箱的进口连通，所述浑水搅拌池的出口与所述第一浑水孔口箱的进口连通，所述第一清水孔口箱的出口、第一浑水孔口箱的出口均与所述流道模型的进口连通；

所述低调蓄池的出口与所述高调蓄池的入口连通，所述低调蓄池与所述高调蓄池通过水泵连通，所述高调蓄池的出口与所述流道模型的出口处连通；

所述出口存水池用于存储所述流道模型的出口处流出的水。

2.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述流道模型包括：

干流和支流。

3.根据权利要求2所述的物理模型，其特征在于，还包括：

第二清水孔口箱和第二浑水孔口箱；

所述清水水库的出口与所述第二清水孔口箱的进口连通，所述浑水搅拌池的出口与所述第二浑水孔口箱的进口连通，所述第二清水孔口箱的出口、第二浑水孔口箱的出口与所述支流的入口连通，所述支流的出口与所述干流连通。

4.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述浑水搅拌池内设有：

搅拌泵，所述搅拌泵端部固定连接有搅拌叶片；

所述搅拌泵控制所述搅拌叶片进行搅拌。

5.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述流道模型的出口处设有

出口闸门，用于控制所述流道模型的出口处的水流。

6.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述流道模型内侧设有：

防水卷材。

7.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述高调蓄池内还设有：

消能管装置，用于在低调蓄池向高调蓄池供水时进行消能。

8.根据权利要求1所述的物理模型，其特征在于，所述流道模型通过预设比例及相似条件缩小实际水库构成。

9.根据权利要求8所述的物理模型，其特征在于，所述预设比尺还包括：

水流运动相似条件的流速比尺为6.7，糙率比尺为0.9，水流运动时间比尺为29.8；满足泥沙运动相似条件的泥沙粒径比尺为0.64，含沙量比尺为1.0，冲淤时间时间比尺为35。

10.根据权利要求8所述的物理模型，其特征在于，所述相似条件包括：

水流重力相似条件、水流阻力相似条件、水流挟沙相似条件、泥沙悬移相似条件、河床冲淤变形相似条件、低含沙量异重流发生相似条件以及异重流连续相似条件。