CN211571596U - 一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，包括补水系统、进水系统、试验水槽、回水系统、测量系统和控制系统，补水系统包括地下水池、补水管，地下水池通过补水管与进水系统连通，进水系统与包括模型水库和进水管，模型水库通过进水管与试验水槽连通，回水系统包括沉砂池和回水渠，测量系统包括测量数据显示和存储终端、与数据显示和存储终端连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备，控制系统包括控制终端、电磁流量计、进水阀门。本实用新型通过调节模拟系统来流量大小，以满足模型和原型库水位变化的相似，进而保证坝体溃决过程的相似，从而打破模型筑坝材料选取和模型场地规模的限制。
Description
技术领域
本实用新型涉及坝堤溃决过程试验研究领域，具体是一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置。
背景技术
水槽试验是堤坝溃决洪水灾害的重要研究手段。研究表明水库形状和地形(综合反映为库容曲线)对溃决过程有重要影响。由于试验条件的限制(如场地、供水、回水等)，严格按照几何比尺对水库地形进行缩放，需要很大的试验场地，并且供水流量需要很大，溃决洪水流量较大，对回水系统的要求很高，因此较难实现。同时，如果将水库地形按比例缩放，堰塞坝的尺寸就会变得很小，造成难以根据相似律找到合适的模型筑坝材料，进而导致坝体溃决过程的不相似。因此必须采用合理可行的方法模拟水库形状和地形。
实用新型内容
本实用新型的目的是为坝堤溃决试验提供一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，通过调节模拟系统的流量来保证模型和原型库水位变化的相似来保证坝体溃决过程的相似，进而打破模型筑坝材料选取的限制，并且回水系统和进水系统可以很好的满足水槽试验对供水流量的需求。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，包括补水系统、进水系统、试验水槽、回水系统、测量系统和控制系统；
所述补水系统包括地下水池、补水管，地下水池通过补水管与进水系统连通；
所述进水系统与包括模型水库和进水管，模型水库通过进水管与试验水槽连通；
所述试验水槽位于模型水库下方，所述试验水槽为顶部及一个前端上侧壁开口的槽体结构，所述试验水槽中部设有坝体，所述试验水槽出口位置、坝体后方依次间隔设有三角堰和溢流堰；
所述回水系统包括沉砂池和回水渠，所述沉砂池包括设于试验水槽出口的粗砂沉砂池和细砂沉砂池，其中粗砂沉砂池位于三角堰和溢流堰之间，细砂沉砂池位于溢流堰和前端下侧壁之间，且细砂沉砂池通过回水渠与地下水池连通；
所述测量系统包括测量数据显示和存储终端、与数据显示和存储终端连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备；
所述控制系统包括控制终端、电磁流量计、进水阀门，电磁流量计设于补水管上，进水阀门设于进水管上，电磁流量计、进水阀门以及流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备均与控制终端连接。
进一步的，所述流速测量设备包括分别设于试验水槽前、后部的上游高速摄像机、下游高速摄像机；所述水位测量设备包括分别设于试验水槽前、后部的上游水位计、下游水位计，所述压力测量设备包括分别设于试验水槽前、后部的上游测压管、下游测压管，坝体前部空间为试验水槽前部，坝体后部空间为试验水槽后部。
进一步的，补水管上设有补水阀门、抽水泵，补水阀门、抽水泵与控制终端连接。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供的基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置可靠合理，符合工程实际需求；
2、本实用新型通过调节模拟系统来流量来保证模型和原型水位变化的相似来保证原型与模型坝体溃决过程的相似，解决了因为找不到合适的模型筑坝材料导致溃决过程不相似的问题；
3、本实用新型不受场地的限制，试验过程具有耗时低，能够很好的满足试验供水需求的优点。
附图说明
图1为本实用新型基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置其中一个实施例的立体结构示意图；
图2为本实用新型基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置其中一个实施例的俯视图。
图中：1—模型水库，2—进水管，3—进水阀门，4—上游水位计，5—下游水位计，6—上游高速摄像机，7—下游高速摄像机，8—上游测压管，9—下游测压管，10—坝体，11—三角堰，12—粗砂沉砂池，13—细砂沉砂池，14—溢流堰，15—回水渠，16—地下水池，17—补水管，18—电磁流量计，19—补水阀门，20—抽水泵，21—控制终端，22—数据显示和存储终端，23—试验水槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施作详细阐述，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅做举例而已，同时便于本领域技术人员更加清楚理解本实用新型的内容和优点。
请参阅图1及图2，本实用新型实施例提供一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，包括补水系统、进水系统、试验水槽23(含堤坝试验段)、回水系统、测量系统和控制系统。
所述补水系统包括地下水池16、补水管17，地下水池16通过补水管17与进水系统连通，补水管17上设有补水阀门19、抽水泵20。
所述进水系统包括模型水库1和进水管2，所述补水系统的补水管17一端与地下水池16连通，另一端与模型水库1连通，模型水库1通过进水管2与试验水槽23连通，如图1所示，所述试验水槽23位于模型水库1下方，所述试验水槽23为顶部及一个前端上侧壁开口的槽体结构，所述试验水槽23中部设有坝体10，所述试验水槽23出口位置、坝体10后方依次间隔设有三角堰11和溢流堰14。
所述回水系统包括沉砂池和回水渠15，所述沉砂池包括设于试验水槽23出口的粗砂沉砂池12和细砂沉砂池13，其中粗砂沉砂池12位于三角堰11和溢流堰14之间，细砂沉砂池13位于溢流堰14和前端下侧壁之间，且细砂沉砂池13通过回水渠15与地下水池16连通。
所述测量系统包括测量数据显示和存储终端22、与数据显示和存储终端22连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备，所述流速测量设备包括分别设于试验水槽23前、后部的上游高速摄像机6、下游高速摄像机7，通过分析由高速摄像机拍摄的视频，截取不同时刻的图像，分析得出水面平均流速；所述水位测量设备包括分别设于试验水槽23前、后部的上游水位计4、下游水位计5，所述压力测量设备包括分别设于试验水槽23前、后部的上游测压管8、下游测压管9，具体的，坝体10前部空间为试验水槽23前部，坝体10后部空间为试验水槽23后部。
上游高速摄像机6、下游高速摄像机7可记录图像，用于后续分析得到溃口发展过程和流速；上游水位计4、下游水位计5可测得水位，上游测压管8、下游测压管9可测得水压力，通过上游水位计4得到上游水库中的水位，通过下游水位计5的水位数据和三角堰流曲线得到模型出口流量，然后将水位、流量数据输入控制终端21，控制终端21可根据这些数据控制进水流量大小，达到控制模型水库内水位的目的。
所述控制系统包括控制终端21、电磁流量计18、进水阀门3，电磁流量计18设于补水管17上，进水阀门3设于进水管2上，电磁流量计18、进水阀门3以及补水阀门19、抽水泵20、流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备均与控制终端21连接，电磁流量计18所测流量数据，以及流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备测得的流速、水位以及压力数据都传输给控制终端21，控制终端21根据所测数据以及模型控制方案控制进水阀门3、补水阀门19以及抽水泵20的动作，进而调节模拟装置的来流量来保证模型和原型水位变化的相似。
本实用新型中，首先控制系统通过调节模型来流量来保证模型和原型水位变化的相似，通过进水阀门3来控制进水流量，控制模型水库中水位。
试验时，在试验水槽23发生溃决过程，流经粗砂沉砂池12和细砂沉砂池13进行模型筑坝材料回收，同时可以对其中沉积的材料回收，用于下次模型筑坝使用。
流经粗砂沉砂池12和细砂沉砂池13的水流最后通过回水渠15流回地下水池16，以达到水流的多次利用，满足试验的供水需求。
在堤坝溃决过程中测量系统记录的水位、流速、压力、时间等数据均显示保存在试验装置侧边的控制终端21上，便于观察与使用，时间参数由控制终端21记录提供，实现计算与控制的同步。
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，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于包括补水系统、进水系统、试验水槽(23)、回水系统、测量系统和控制系统；
所述补水系统包括地下水池(16)、补水管(17)，地下水池(16)通过补水管(17)与进水系统连通；
所述进水系统与包括模型水库(1)和进水管(2)，模型水库(1)通过进水管(2)与试验水槽(23)连通；
所述试验水槽(23)位于模型水库(1)下方，所述试验水槽(23)为顶部及一个前端上侧壁开口的槽体结构，所述试验水槽(23)中部设有坝体(10)，所述试验水槽(23)出口位置、坝体(10)后方依次间隔设有三角堰(11)和溢流堰(14)；
所述回水系统包括沉砂池和回水渠(15)，所述沉砂池包括设于试验水槽(23)出口的粗砂沉砂池(12)和细砂沉砂池(13)，其中粗砂沉砂池(12)位于三角堰(11)和溢流堰(14)之间，细砂沉砂池(13)位于溢流堰(14)和前端下侧壁之间，且细砂沉砂池(13)通过回水渠(15)与地下水池(16)连通；
所述测量系统包括测量数据显示和存储终端(22)、与数据显示和存储终端(22)连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备；
所述控制系统包括控制终端(21)、电磁流量计(18)、进水阀门(3)，电磁流量计(18)设于补水管(17)上，进水阀门(3)设于进水管(2)上，电磁流量计(18)、进水阀门(3)以及流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备均与控制终端(21)连接。
2.根据权利要求1所述的基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于：所述流速测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游高速摄像机(6)、下游高速摄像机(7)；所述水位测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游水位计(4)、下游水位计(5)，所述压力测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游测压管(8)、下游测压管(9)，坝体(10)前部空间为试验水槽(23)前部，坝体(10)后部空间为试验水槽(23)后部。
3.根据权利要求1所述的基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于：补水管(17)上设有补水阀门(19)、抽水泵(20)，补水阀门(19)、抽水泵(20)与控制终端(21)连接。
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