CN209764865U - 一种多功能动态沉积水槽试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能动态沉积水槽试验装置，包括沉积物混合供给系统、基底可调节的水槽系统、水流循环和水位控制系统、照相和数字建模系统。本实用新型的有益效果为：对陆地、海洋的多种沉积环境综合考虑进行设计，可以动态模拟各类环境变化及沉积响应变化，结构设计合理，具体操作简单、自动化强。在四大系统的配合和调节下即可实现实时变化模拟断裂形成、地形隆升‑沉降对沉积行为和沉积物叠置方式的影响，操作简单，主要是可以模拟更多复杂的地形，为地质工作者研究沉积环境提供了更加多功能的设备，节省了很多的精力。

Description

一种多功能动态沉积水槽试验装置

技术领域

本实用新型涉及地质科学研究试验装置技术领域，尤其涉及一种多功能动态沉积水槽试验装置。

背景技术

现有的沉积物理模拟实验大部分为多为单因索作用的沉积过程模拟,因此只能对简单的沉积过程进行重现，无法实现对更加复杂的沉积环境，而且自然界中的沉积过程是一个动态的过程,往往受多种复杂地质控制因素共同影响，地质控制因素具有动态的变化特征，使得实验结果与实际情况有一定的出入。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种结构合理的多功能动态沉积水槽试验装置。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：一种多功能动态沉积水槽试验装置，包括沉积物混合供给系统、基底可调节的水槽系统、水流循环和水位控制系统、照相和数字建模系统；

所述基底可调节的水槽系统的基底为高度可调节基底，用于改变水槽系统底部地形；

所述沉积物混合供给系统用于向水槽系统供给沉积物混合液；

所述水流循环和水位控制系统用于对水槽系统内沉积物混合液提供模拟环境；

所述照相和数字建模系统用于从上方对水槽系统进行连续拍照和对水槽系统内水深进行连续探测，并依据照片和水深数据进行建模显示。

优选的，所述基底可调节的水槽系统包括长方体水槽、可调节基底和基底调节编辑控制机，所述水槽四周侧壁均为透明壁，所述可调节基底位于水槽底部，可调节基底通过基底调节编辑控制机控制编辑基底地形。

优选的，所述水槽规格为5mx3mx5m；所述可调节基底包括在水槽底部阵列均布的多个基柱和伸长率大于等于800%的橡胶薄膜，相邻基柱间及基柱和水槽侧壁间具有15-20cm的间隙；每个基柱结构相同，基柱包括柱体和位于柱体正下方的可控行程的气缸，气缸的最大行程≥1m，所述柱体棱角均为倒圆结构；气缸底部与水槽底部固定连接，气缸活塞头与柱体底部端面固定连接；每个气缸通过基底调节编辑控制机独立控制行程；所有基柱位于原始收缩状态时，橡胶薄膜平行设置于所有基柱上端面上且处于常态，橡胶薄膜四周边缘与所在平面位置的水槽四周内侧壁密封紧固连接，所有基柱上端面分别与对应正上面位置的橡胶薄膜固定连接。

优选的，所述沉积物混合供给系统包括多个沉积物投放器、一个溶液配比投放器和一个沉积物混合搅拌池，所述多个沉积物投放器和一个溶液配比投放器分别通过带阀门的导流管与沉积物混合搅拌池连通； 所述沉积物投放器、溶液配比投放器底部高度高于沉积物混合搅拌池，沉积物混合搅拌池与水槽之间通过设有水泵的沉积物输送管道连接；沉积物输送管上设有流速调节器。

优选的，所述水流循环和水位控制系统包括蓄水池、至少一个的水流喷枪、至少一个的吹风器、至少一个辐射烘干装置和至少一个的拨水板；所述水槽内壁有多个高低不同的水平方向环形轨道，水流喷枪滑动连接于环形轨道内且水流喷枪的喷头角度可调；所述水槽顶部设有悬臂，吹风器、辐射烘干装置和拨水板固定于悬臂上，吹风器的出风口角度可调；所述蓄水池设置于水槽一侧，水槽一侧壁上设有高度不同的多个水位调节通孔，每个水位调节通孔分别通过独立且带阀门的管道与蓄水池连通；所述水流喷枪通过带水泵的管道与蓄水池底部连通；所述拨水板包括一个平板和一个旋转电机，旋转电机输出轴与平板的一个长度厚度方向的端面中心固定连接，旋转电机输出轴的轴线方向与水槽液面平行。

优选的，所述照相和数字建模系统包括摄影装置、沉积物沉积厚度探测装置和数据处理装置；所述摄影装置和沉积物沉积厚度探测装置均设置于水槽顶部；所述摄影装置包括摄像头，摄像头视角覆盖整个水槽面积，摄像头通过数据线与数据处理装置连接；所述沉积物沉积厚度探测装置包括超声波发射器和超声波接收器，所述沉积物沉积厚度探测装置与数据处理装置数据连接；所述数据处理装置接收摄像头和沉积物沉积厚度探测装置的数据并对其建模。

优选的，所述沉积物投放器和溶液配比投放器均有带有体积刻度的透明容器。

具体的，上述的多功能动态沉积水槽试验装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一：根据所要模拟的环境选择沉积物类型和颗粒大小，并分别定量设置于不同的沉积物投放器中，在溶液配比投放箱内配比环境溶液；设定初始水流喷枪、吹风器、辐射烘干装置、拨水板的数量、角度和位置；

步骤二：根据所要模拟的地形，通过基底调节编辑控制机控制每一个气缸的顶升高度，基柱顶升橡胶薄膜形成近似地形；

步骤三：打开沉积物投放器和溶液配比投放箱的阀门，沉积物和溶液进入沉积物混合搅拌池进行均匀搅拌，之后调节沉积物输送管上的流速调节器控制流量和流速，使固液混合物以一定速度进入水槽；

步骤四：打开需求高度的水位调节通孔连接管道上的阀门，使超出水位的固液混合物流入蓄水池；

步骤五：通过轮流开关不同高度的水位调节通孔连接管道上的阀门，模拟潮汐对沉积物的影响；通过水流喷枪的运行模拟复杂底流或层流对沉积物的影响；通过辐射烘干装置的运行模拟蒸发对沉积物的影响；通过吹风器的运行模拟波浪对沉积物的影响；通过拨水板的运行模拟海啸或大浪对沉积物的影响；

步骤六：从步骤三开始打开照相和数字建模系统，对水槽内进行连续拍摄和沉积物沉积厚度探测，并对拍摄数据和探测数据进行存储、分析和处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：对陆地、海洋的多种沉积环境综合考虑进行设计，可以动态模拟各类环境变化及沉积响应变化，结构设计合理，具体操作简单、自动化强。在四大系统的配合和调节下即可实现实时变化模拟断裂形成、地形隆升-沉降对沉积行为和沉积物叠置方式的影响，操作简单，主要是可以模拟更多复杂的地形，为地质工作者研究沉积环境提供了更加多功能的设备，节省了很多的精力。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的水槽剖视图。

图3为本实用新型实施例1的基柱分布视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1-图3所示的一种多功能动态沉积水槽试验装置，包括沉积物混合供给系统、基底可调节的水槽系统、水流循环和水位控制系统、照相和数字建模系统；

基底可调节的水槽系统的基底为高度可调节基底，用于改变水槽系统底部地形；所述基底可调节的水槽系统包括长方体水槽1、可调节基底3和基底调节编辑控制机2，所述水槽1四周侧壁均为透明壁，所述可调节基底3位于水槽1底部，可调节基底3通过基底调节编辑控制机2控制编辑基底地形。

水槽1规格为5mx3mx5m；所述可调节基底3包括在水槽1底部阵列均布的多个基柱4和伸长率大于等于800%的橡胶薄膜5，相邻基柱4间及基柱4和水槽1侧壁间具有15-20cm的间隙；每个基柱4结构相同，基柱4包括柱体401和位于柱体401正下方的可控行程的气缸402，柱体401上端面尺寸为10x10cm-30x30cm，气缸402的最大行程≥1m，所述柱体401棱角均为倒圆结构；气缸402底部与水槽1底部固定连接，气缸402活塞头与柱体401底部端面固定连接；每个气缸402通过基底调节编辑控制机2独立控制行程；所有基柱4位于原始收缩状态时，橡胶薄膜5平行设置于所有基柱4上端面上且处于常态，橡胶薄膜5四周边缘与所在平面位置的水槽1四周内侧壁密封紧固连接，所有基柱4上端面分别与对应正上面位置的橡胶薄膜5固定连接，水槽1侧壁高于橡胶薄膜5上边缘处设有带阀门的排出口6。

沉积物混合供给系统用于向水槽系统供给沉积物混合液；所述沉积物混合供给系统包括多个沉积物投放器7、一个溶液配比投放器8和一个沉积物混合搅拌池9，为了便于观察，沉积物投放器7和溶液配比投放器8均有带有体积刻度的透明容器；所述多个沉积物投放器7和一个溶液配比投放器8分别通过带阀门的导流管与沉积物混合搅拌池9连通； 所述沉积物投放器7、溶液配比投放器8底部高度高于沉积物混合搅拌池9，沉积物混合搅拌池9与水槽1之间通过设有水泵的沉积物输送管道连接；沉积物输送管上设有流速调节器10。

水流循环和水位控制系统用于对水槽系统内沉积物混合液提供模拟环境；所述水流循环和水位控制系统包括蓄水池11、至少一个的水流喷枪12、至少一个的吹风器13、至少一个辐射烘干装置14和至少一个的拨水板15；所述水槽1内壁有多个高低不同的水平方向环形轨道16，水流喷枪12滑动连接于环形轨道16内且水流喷枪12的喷头角度可调；所述水槽1顶部设有悬臂17，吹风器13、辐射烘干装置14和拨水板15固定于悬臂17上，吹风器13的出风口角度可调；所述蓄水池11设置于水槽1一侧，水槽1一侧壁上设有高度不同的多个水位调节通孔18，每个水位调节通孔18分别通过独立且带阀门的管道与蓄水池11连通；所述水流喷枪12通过带水泵的管道与蓄水池11底部连通；所述拨水板15包括一个平板和一个旋转电机，旋转电机输出轴与平板的一个长度厚度方向的端面中心固定连接，旋转电机输出轴的轴线方向与水槽液面平行。

照相和数字建模系统19用于从上方对水槽系统进行连续拍照和对水槽系统内水深进行连续探测，并依据照片和水深数据进行建模显示。所述照相和数字建模系统包括摄影装置、沉积物沉积厚度探测装置和数据处理装置；所述摄影装置和沉积物沉积厚度探测装置均设置于水槽顶部；所述摄影装置包括摄像头，摄像头视角覆盖整个水槽面积，摄像头通过数据线与数据处理装置连接；所述沉积物沉积厚度探测装置包括超声波发射器和超声波接收器，所述沉积物沉积厚度探测装置与数据处理装置数据连接；所述数据处理装置接收摄像头和沉积物沉积厚度探测装置的数据并对其建模。在实施应用中，基底调节编辑控制机3和数据处理装置可用同一套装置。

上述的多功能动态沉积水槽试验装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一：根据所要模拟的环境选择沉积物类型和颗粒大小，并分别定量设置于不同的沉积物投放器7中，在溶液配比投放箱8内配比环境溶液；设定初始水流喷枪12、吹风器13、辐射烘干装置14、拨水板15的数量、角度和位置；

步骤二：根据所要模拟的地形，通过基底调节编辑控制机3控制每一个气缸402的顶升高度，基柱4顶升橡胶薄膜5形成近似地形；

步骤三：打开沉积物投放器7和溶液配比投放箱8的阀门，沉积物和溶液进入沉积物混合搅拌池9进行均匀搅拌，之后调节沉积物输送管上的流速调节器10控制流量和流速，使固液混合物以一定速度进入水槽1；

步骤四：打开需求高度的水位调节通孔18连接管道上的阀门，使超出水位的固液混合物流入蓄水池11；

步骤五：通过轮流开关不同高度的水位调节通孔18连接管道上的阀门，模拟潮汐对沉积物的影响；通过水流喷枪12的运行模拟复杂底流或层流对沉积物的影响；通过辐射烘干装置13的运行模拟蒸发对沉积物的影响；通过吹风器14的运行模拟波浪对沉积物的影响；通过拨水板15的运行模拟海啸或大浪对沉积物的影响；

步骤六：从步骤三开始打开照相和数字建模系统19，对水槽1内进行连续拍摄和沉积物沉积厚度探测，并对拍摄数据和探测数据进行存储、分析和处理。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：包括沉积物混合供给系统、基底可调节的水槽系统、水流循环和水位控制系统、照相和数字建模系统；

所述基底可调节的水槽系统的基底为高度可调节基底，用于改变水槽系统底部地形；

所述沉积物混合供给系统用于向水槽系统供给沉积物混合液；

所述水流循环和水位控制系统用于对水槽系统内沉积物混合液提供模拟环境；

所述照相和数字建模系统用于从上方对水槽系统进行连续拍照和对水槽系统内水深进行连续探测，并依据照片和水深数据进行建模显示。

2.根据权利要求1所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述基底可调节的水槽系统包括长方体水槽、可调节基底和基底调节编辑控制机，所述水槽四周侧壁均为透明壁，所述可调节基底位于水槽底部，可调节基底通过基底调节编辑控制机控制编辑基底地形。

3.根据权利要求2所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述水槽规格为5mx3mx5m；所述可调节基底包括在水槽底部阵列均布的多个基柱和伸长率大于等于800%的橡胶薄膜，相邻基柱间及基柱和水槽侧壁间具有15-20cm的间隙；每个基柱结构相同，基柱包括柱体和位于柱体正下方的可控行程的气缸，气缸的最大行程≥1m，所述柱体棱角均为倒圆结构；气缸底部与水槽底部固定连接，气缸活塞头与柱体底部端面固定连接；每个气缸通过基底调节编辑控制机独立控制行程；所有基柱位于原始收缩状态时，橡胶薄膜平行设置于所有基柱上端面上且处于常态，橡胶薄膜四周边缘与所在平面位置的水槽四周内侧壁密封紧固连接，所有基柱上端面分别与对应正上面位置的橡胶薄膜固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述沉积物混合供给系统包括多个沉积物投放器、一个溶液配比投放器和一个沉积物混合搅拌池，所述多个沉积物投放器和一个溶液配比投放器分别通过带阀门的导流管与沉积物混合搅拌池连通；所述沉积物投放器、溶液配比投放器底部高度高于沉积物混合搅拌池，沉积物混合搅拌池与水槽之间通过设有水泵的沉积物输送管道连接；沉积物输送管上设有流速调节器。

5.根据权利要求4所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述水流循环和水位控制系统包括蓄水池、至少一个的水流喷枪、至少一个的吹风器、至少一个辐射烘干装置和至少一个的拨水板；所述水槽内壁有多个高低不同的水平方向环形轨道，水流喷枪滑动连接于环形轨道内且水流喷枪的喷头角度可调；所述水槽顶部设有悬臂，吹风器、辐射烘干装置和拨水板固定于悬臂上，吹风器的出风口角度可调；所述蓄水池设置于水槽一侧，水槽一侧壁上设有高度不同的多个水位调节通孔，每个水位调节通孔分别通过独立且带阀门的管道与蓄水池连通；所述水流喷枪通过带水泵的管道与蓄水池底部连通；所述拨水板包括一个平板和一个旋转电机，旋转电机输出轴与平板的一个长度厚度方向的端面中心固定连接，旋转电机输出轴的轴线方向与水槽液面平行。

6.根据权利要求5所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述照相和数字建模系统包括摄影装置、沉积物沉积厚度探测装置和数据处理装置；所述摄影装置和沉积物沉积厚度探测装置均设置于水槽顶部；所述摄影装置包括摄像头，摄像头视角覆盖整个水槽面积，摄像头通过数据线与数据处理装置连接；所述沉积物沉积厚度探测装置包括超声波发射器和超声波接收器，所述沉积物沉积厚度探测装置与数据处理装置数据连接；所述数据处理装置接收摄像头和沉积物沉积厚度探测装置的数据并对其建模。

7.根据权利要求4所述的多功能动态沉积水槽试验装置，其特征在于：所述沉积物投放器和溶液配比投放器均有带有体积刻度的透明容器。