CN214703152U - 一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水环境生态治理技术领域，具体涉及一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，本实用新型在蓄水装置底板设置压力传感器，并将压力传感器的数据传送至控制装置，控制装置用来控制供水装置的进水和退水电磁阀的出水或者直接通过控制装置用来控制供水装置的供水量，来控制蓄水装置出水口的流速，该控制原理方法可以进行智能控制水流速度保证了试验的数据的准确性，同时节省了人力物力及试验时间，比人工控制水位控制泄槽装置的流速更加的方便准确。

Description

一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型

技术领域

本实用新型涉及水环境生态治理技术领域，具体涉及一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型。

背景技术

以往的河道整治建设工程中，多使用传统护岸。传统护岸往往受限于防洪、引水、航运等基本功能，通常采用浆砌块石、硬质挡墙、现浇混凝土挡墙等硬质材料，在满足岸坡稳定和防洪安全等要求的情况下，忽略了河流的生态功能。

近年来，在河道整治中，生态驳岸设计需要考虑岸坡安全稳定、生态保护、绿化景观打造等多样化的要求。生态驳岸工程材料多为植物或者天然工程材料，主要确保水、土、植物能够相互联系，力求达到不破坏水土自适应通道、护岸材料天然化、投资合理化。随着对环境保护的意识的逐渐增强，生态驳岸得到了越来越广泛的应用。

材料科学的蓬勃发展，使生态驳岸可使用的材料得到了极大的扩展。蜂巢约束系统作为新兴土工合成材料，具有透水、保土、固土、改善负载性能等特点，在生态驳岸工程中得到越来越广泛的应用。但是目前还没有得到大规模的推广，蜂巢约束系统中蜂巢格室的抗冲刷特性还未得到充分研究证明，因此有必要建立试验模型，对蜂巢格室的抗冲刷性进行研究，为采用蜂巢约束系统进行水环境治理工程边坡设计提供依据。传统的试验模型多为人工调控，本次结合信息化设备，对试验模型进行智能化控制，提高模型控制精度及试验效率。同时，考虑水资源的回用，在试验模型中增设计水循环利用装置，节约水资源。

实用新型内容

本实用新型完善了现有技术的不足，提供了一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，尤其是具有为采用蜂巢约束系统进行水环境治理工程的边坡设计提供依据的特点。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，包括蓄水装置、泄槽装置、回水池、供水装置和控制装置，所述泄槽装置的入水端与蓄水装置的出水口连通，泄槽装置的出水端连接供水装置，所述蓄水装置内的底部设置有压力传感器，所述蓄水装置上设置有水位观察管，所述蓄水装置的底部设置有退水口，退水口处连接有退水管，退水管另一端与供水装置连通，退水管上连接有退水电磁阀，所述供水装置、退水电磁阀和压力传感器与控制装置电信号连接，所述蓄水装置的出水口设置在蓄水装置的侧壁上，且距蓄水装置底部有一定距离。

进一步地，所述的供水装置包括汇水池、水泵、进水管，水泵设置在汇水池内，水泵的出水口通过进水管与蓄水装置入水口连通，水泵与控制装置电信号连接。

进一步地，所述的供水装置包括汇水池、水泵、进水管，水泵设置在汇水池内，水泵的出水口通过进水管与蓄水装置入水口连通，所述进水管上设置有进水电磁阀，进水电磁阀与控制装置电信号连接。

进一步地，所述的回水池和汇水池之间设置有将其二者连通的连通结构，所述退水管另一端与连通结构连通。

进一步地，所述的泄槽装置的底部连接有多个支撑架，所述泄槽装置的出水端底部还连接有第一升降结构，所述泄槽装置的进水端的底部还连接有转轴结构，转轴结构的底部固定连接在支撑架上。

进一步地，所述的泄槽装置包括过渡段、试验段和尾部段，过渡段、试验段和尾部段之间依次固定连接，过渡段和尾部段的结构相同，试验段内设置有凹槽，凹槽内放置蜂巢约束系统盘。

进一步地，所述的蓄水装置的出水口设置有压段，有压段与泄槽装置之间通过柔性件密封连接，所述有压段为两端开口的一体成型筒状结构，其中有压段的端面结构与过渡段端面结构相同，且二者通过柔性件密封连接。

进一步地，所述的过渡段、试验段和尾部段均为两端及顶部开口的凹槽结构，所述过渡段、试验段和尾部段的底部均设置有水平面段和连接在水平面段一侧的可调整面段，所述水平面段的另一侧垂直连接有第一挡水面段，所述过渡段、试验段和尾部段底部的水平面段一侧与可调整面段一侧活动连接，所述过渡段、试验段和尾部段底部的可调整面段向外延伸的一侧垂直与水平面设置有第二挡水面段，所述第二挡水面段与第一挡水面段顶部高度保持一致，所述试验段底部的可调整面段上开有用于放置蜂巢约束系统盘的凹槽。

进一步地，所述的水平面段一侧与可调整面段一侧通过铰接系统铰接，铰接系统包括第一面板和第二面板，第一面板和第二面板之间通过转轴转动连接，第一面板和第二面板分别通过螺钉固定在水平面段与可调整面段的底部，水平面段与可调整面段的连接处通过密封胶密封，所述过渡段、试验段和尾部段上的第二挡水面段一侧壁上分别固定连接有第二升降结构，第二升降结构的底部连接在支撑架上。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型对不同试验工况进行模拟试验，通过观察记录各工况蜂巢约束系统盘的损坏程度，分析各因素对蜂巢约束系统抗冲性的影响规律，确定出抗冲刷性能最强的多因素的优化配置组合，然后将确定的具有最佳抗冲性的多因素的优化配置组合应用于生态驳岸工程设计中，促进蜂巢约束系统在水环境治理工程的推广及应用，节省了水环境治理工程成本。

本实用新型在蓄水装置底板设置压力传感器，并将压力传感器的数据传送至控制装置，控制装置用来控制供水装置的进水和退水电磁阀的开度或者直接通过控制装置用来控制供水装置的供水量，从而来控制蓄水装置出水口的流速。该控制原理方法可以对水流速度进行智能控制，保证了试验的数据的准确性，同时节省了人力物力及试验时间，比人工去控制水位控制泄槽装置的流速更加的方便准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的试验模型的一个实施例的侧视整体结构示意图。

图2是本实用新型的试验模型的另一个实施例的侧视整体结构示意图。

图3为本实用新型的有压段结构示意图。

图4为本实用新型的有压段内设置格栅的结构示意图。

图5为本实用新型的过渡段和尾部段横截端面结构示意图。

图6为本实用新型的试验段横截端面结构示意图。

图7为本实用新型的泄槽装置一侧设置第二升降结构的整体结构示意图。

图8为本实用新型的合页结构的结构示意图。

图9为本实用新型的转轴结构侧视的结构示意图。

图10为本实用新型的转轴结构俯视的结构示意图。

图11为本实用新型的第一升降结构的结构示意图。

图12为本实用新型的蓄水装置即水箱的水位值与流速之间的关系曲线示意图。

图中：1-蓄水装置、2-泄槽装置、3-回水池、4-汇水池、5-水泵、6-进水电磁阀、7-水位观察管、8-有压段、9-转轴结构、10-支撑架、11-第一升降结构、 12-过渡段、13-试验段、14-尾部段、15-凹槽、16-转轴、17-水平面段、18-可调整面段、19-第一挡水面段、20-第二挡水面段、21-铰接系统、22-螺钉、23- 蜂巢约束系统盘、24-第二升降结构、25-轴承座、26-台座、27-轴杆、28-基座、 29-换向结构、30-丝杆、31-螺帽、32-承载横梁、33-传动轴、34-转轮、35-连通结构、36-退水管、37-退水电磁阀、38-压力传感器、39-进水管、40-控制装置。

具体实施方式

首先需要说明的是，在本实用新型各个实施例中，所涉及的术语为：

蓄水装置1，用于模拟模拟实际生态驳岸河道上游水库，开闸后，水可以在一定流速下通过泄槽装置2。

泄槽装置2，用于模拟实际生态驳岸，其中实际的生态驳岸为两侧多为斜坡驳岸，为控制模型规模，节约水资源，本实用新型中的模型中泄槽装置2只模拟实际河道一侧的斜坡驳岸，在斜坡驳岸上设置蜂巢约束系统，通过对各影响因素不同工况下蜂巢约束岸坡的冲刷状况进行多次模拟试验，分析各因素对抗冲性的影响规律，确定具有最佳抗冲刷性的多因素最优配置组合。

回水池3，用于对流过泄槽装置2的水体的回收。

汇水池4，用于储存水，保证蓄水装置1内水的充足。

连通结构，用于回水池3和汇水池4连通形成水循环结构，可以节约水资源。

控制装置40，用于智能控制进入蓄水装置1内的水流量，使其进入泄槽装置2内的水流速度始终保持在所需水流速度值，其中控制装置40为现有技术，为PLC可编程控制器，同时PLC可编程器中包括可以输入值的PID模块，PID模块也为现有技术。

第一升降结构11，用于调整泄槽装置2的底部纵度，使模型满足均匀流，保证泄槽装置2从进水端到出水端的流速一致。

第二升降结构24，用于调整泄槽装置2一侧有斜坡驳岸的倾斜角度，进行不同坡比的冲刷性能的模拟试验。

以下实施例中所述的蜂巢约束系统盘23是模拟实际河道中蜂巢约束生态边坡的主体结构，蜂巢土工格栅固定在矩形槽内，根据不同工况，在蜂巢土工格栅内填充入相应的级配填料，培养不同龄期的草皮，从而形成各工况对应的蜂巢约束系统盘模型，然后分别将各工况的蜂巢约束系统盘模型放入本实用新型中的蜂巢约束系统生态驳岸抗冲刷试验模型内进行模拟试验。

下面，将通过几个具体的实施例对本实用新型实施例提供的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型及方法的方案进行详细介绍说明。

实施例1:

参照图1，一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，包括蓄水装置1、泄槽装置2、回水池3、供水装置和控制装置40，所述泄槽装置2的入水端与蓄水装置1的出水口连通，泄槽装置2的出水端连接供水装置，所述蓄水装置1内的底部设置有压力传感器38，所述蓄水装置1上设置有水位观察管 7，所述蓄水装置1的底部设置有退水口，退水口处连接有退水管36，退水管 36另一端与供水装置连通，退水管36上连接有退水电磁阀37，所述供水装置、退水电磁阀37和压力传感器38与控制装置40电信号连接，所述蓄水装置1的出水口设置在蓄水装置1的侧壁上，且距蓄水装置1底部有一定距离。

上述实施例中获取蜂巢约束系统抗冲刷性能的多种影响因素；建立蜂巢约束系统生态驳岸试验模型；根据获取的蜂巢约束系统抗冲刷性能影响因素，确定试验工况(试验组次)，根据确定的试验工况进行模拟试验；分析各因素对蜂巢约束系统抗冲刷性的影响规律，确定具有最佳抗冲性的多因素优化配置组合。

先根据确定好的确定试验工况制作培养蜂巢约束系统盘23，然后将不同的工况所对应的蜂巢约束系统盘23分别放入泄槽装置2中，通过变频水泵5从汇水池4 内将水注入蓄水装置1内，通过水箱水位控制出口水速，对不同工况下的蜂巢约束系统进行模拟试验，然后观察并记录蜂巢约束系统盘23的冲刷后的破损程度，通过筛选分析，确定出具有最佳抗冲性的多因素优化配置组合，然后将确定的具有最佳抗冲性的多因素优化配置组合应用于生态驳岸工程设计中，促进蜂巢约束系统在水环境治理工程的推广及应用，节省了水环境治理工程成本。

本实施例中水流速度控制原理如下：

S1：试验在蓄水装置1底板设置压力传感器38，并将压力传感器38的数据传送至控制装置40，控制装置40用来控制供水装置的进水和退水电磁阀37的出水；压力传感器38对蓄水装置1水位进行实时监测，根据压力传感器38实时压力与设计的压力值参数差异，调整供水装置的进水和退水电磁阀37的出水，从而控制水流的速度。

S2：试验在蓄水装置1底板设置压力传感器38，并将压力传感器38数据传送至控制装置40，控制装置40用来控制供水装置的供水量；压力传感器38对蓄水装置1水位进行实时监测，根据实时压力与控制装置40内压力传感器38 设计压力参数的差异，调整供水装置的供水量。

蓄水装置1的出水口设置在蓄水装置1的侧壁上，且位于蓄水装置1底部以上一定距离，实际试验中出水口设置在蓄水装置1底部以上1.0m处，以减小蓄水装置1进水口水体对出水口水体流态的干扰。

上述实施例中压力传感器38采用现有的传感器，只要能实现本实用新型的中的功能属于本实用新型的保护范围，通过上述控制原理方法可以进行智能控制水流速度保证了试验的数据的准确性，同时节省了人力物力及试验时间，比人工去控制水位控制泄槽装置2的流速更加的方便准确。

实施例2:

参照图1，进一步的，所述的供水装置包括汇水池4、水泵5、进水管39，水泵5设置在汇水池4内，水泵5的出水口通过进水管39与蓄水装置1入水口连通，水泵5与控制装置40电信号连接。

进一步的，所述的水泵5为变频水泵，变频水泵与控制装置40电信号连接。

本实施例中水流速度控制原理如下：

试验开始时，水泵5以最大功率运行，控制装置40自动关闭退水电磁阀37；当蓄水装置1底部压力传感器38实时压力高于设计压力参数时，控制装置40 自动减小水泵5运行频率，使水泵5输出流量减小，蓄水装置1水位降低；当蓄水装置1底部压力传感器38实时压力低于设计压力参数时，控制装置40自动增大水泵5运行频率，使水泵5输出流量增大，蓄水装置1水位升高；

试验结束时，关闭水泵5，打开退水电磁阀37放空蓄水装置1。

通过本实施例的结构及方法控制蓄水装置1内的水位值，控制结构简单，实际使用时控制水流速度值准确。

实施例3:

参照图2，进一步的，所述的供水装置包括汇水池4、水泵5、进水管39，水泵5设置在汇水池4内，水泵5的出水口通过进水管39与蓄水装置1入水口连通，所述进水管39上设置有进水电磁阀6，进水电磁阀6与控制装置40电信号连接。

本实施例中水流速度控制原理如下：

试验开始时，开启水泵5，通过控制装置40开启进水电磁阀6，关闭退水电磁阀37；

当蓄水装置1底部压力传感器38实时压力高于设计压力参数时，控制装置 40自动将退水电磁阀37调大，进水电磁阀6不动，从而实现通过增大退水流量降低蓄水装置1水位。如果当退水电磁阀37全部开启后，蓄水装置1底部压力传感器38压力仍然高于设计压力参数时，则控制装置40自动将进水电磁阀6 开度调小，从而实现减小进水流量，增大退水流量来降低蓄水装置1水位；试验过程中当出现蓄水装置1底部压力传感器38实时压力低于设计压力参数时，控制装置40自动将退水电磁阀37调小，进水电磁阀6不动，从而实现通过减小退水流量升高蓄水装置1水位；如果当退水电磁阀37全部关闭后，蓄水装置 1水位仍然低于设计压力参数时，则控制装置40自动将进水电磁阀6开度调大，从而实现增大进水流量，减小退水流量来升高蓄水装置1水位；

试验结束时关闭水泵5，通过控制装置40，开启退水电磁阀37和进水电磁阀6。

本实施例通过控制装置40控制进水电磁阀6调整蓄水装置1内的水位，节省了水泵5设备的需求成本，同时也可以进行准确的控制水流速度。

实施例4:

参照图1和图2，进一步的，所述的回水池3和汇水池4之间设置有将其二者连通的连通结构，所述退水管36另一端与连通结构连通。

上述实施例中在回水池3和回水池4之间设置连通结构35将其二者连通，有利于水的再循环利用，节约了水资源，连通结构35可以为暗渠，或者是连通管道，蓄水装置1底部的退水管36可与连通结构35连通。

实施例5:

参照图1、图2、图9和图10，进一步的，所述的泄槽装置2的底部连接有多个支撑架10，所述泄槽装置2的出水端底部还连接有第一升降结构11，所述泄槽装置2的进水端的底部还连接有转轴结构9，转轴结构9的底部固定连接在支撑架10 上。

进一步的，所述的转轴结构9包括轴承座25、台座26和轴杆27，台座26固定连接在支撑架10上，台座26上表面沿垂直水流方向设置有两个轴承座25，两个轴承座25之间采用轴杆27进行连接，泄槽装置2进水端底部固定连接在两个轴承座25之间的轴杆27上。

参照图11，进一步的，所述的第一升降结构11包括基座28、换向结构29、丝杆30、螺帽31、承载横梁32、传动轴33和转轮34，所述基座28设置有两个，两两个基座28上均固定连接有换向结构29，传动轴33贯穿两个换向结构29，传动轴33的一端连接转轮34，所述两个换向结构29竖直方向上均连接有丝杆30，两个丝杆30上均连接有螺帽31，两个螺帽31之间固定连接承载横梁32，所述泄槽装置2的出水端底部位于承载横梁32上。

上述实施例中支撑架10用于支撑泄槽装置2，泄槽装置2的出水端底部还连接的第一升降结构11用于调整泄槽装置2的底板坡度，使其流过泄槽装置2从进水端到出水端整段的流速一致，保证泄槽内的水流为明渠均匀流，从而泄槽装置2从进水端到出水端整段的流速一致，保证整个模拟试验中流过蜂巢约束系统盘的流速一致，保证试验数据的准确性；转轴结构9用于在进行调整泄槽装置 2的底板坡度(即纵坡)，同时也可支撑泄槽装置2的进水端，具体是通过在支撑架10上固定连接台座26，然后在台座26上表面沿垂直水流方向固定连接两个轴承座25，通过轴杆27连接两个轴承座25，然后将泄槽装置2进水端底部固定连接在轴杆27上，在调整第一升降结构11时，泄槽装置2的进水端将绕着轴杆27上下移动，从而达到调整整个泄槽装置2的纵坡，保证泄槽装置2中水流为明渠均匀流。

上述实施例中基座28用于支撑泄槽装置2出水端，同时在两个基座28上固定换向结构29，换向结构29采用蜗轮蜗杆结构，然后在换向结构29上连接丝杆30，两个丝杆30上均连接有螺帽31，两个螺帽31之间固定连接承载横梁32，泄槽装置2出水端的底部位于承载横梁32上，当需要进行调整整个泄槽装置2的底板坡度时，转动转轮34，转轮34带动传动轴33转动，传动轴33带动丝杆30转动，从而使丝杆30上的螺帽31在丝杆30上上下移动，进而使承载横梁32上的泄槽装置2 上下移动调整倾斜度，以满足试验的需求，通过该结构进行调整泄槽装置2的坡度，操作简单，省时省力。

实施例6:

参照图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，进一步的，所述的泄槽装置2 包括过渡段12、试验段13和尾部段14，过渡段12、试验段13和尾部段14之间依次固定连接，过渡段12和尾部段14的结构相同，试验段13内设置有凹槽15，凹槽15内放置蜂巢约束系统盘23。

进一步的，所述的蓄水装置1的出水口设置有压段8，有压段8与泄槽装置 2之间通过柔性件密封连接，所述有压段8为两端开口的一体成型筒状结构，其中有压段8的端面结构与过渡段12端面结构相同，且二者通过柔性件密封连接。

进一步的，所述的过渡段12、试验段13和尾部段14均为两端及顶部开口的凹槽15结构，所述过渡段12、试验段13和尾部段14的底部均设置有水平面段17和连接在水平面段17一侧的可调整面段18，所述水平面段17的另一侧垂直连接有第一挡水面段19，所述过渡段12、试验段13和尾部段14底部的水平面段17一侧与可调整面段18一侧活动连接，所述过渡段12、试验段13和尾部段14底部的可调整面段18向外延伸的一侧垂直与水平面设置有第二挡水面段 20，所述第二挡水面段20与第一挡水面段19顶部高度保持一致，所述试验段13底部的可调整面段18上开有用于放置蜂巢约束系统盘23的凹槽15。

进一步的，所述的水平面段17一侧与可调整面段18一侧通过铰接系统21 铰接，铰接系统21包括第一面板和第二面板，第一面板和第二面板之间通过转轴16转动连接，第一面板和第二面板分别通过螺钉22固定在水平面段17与可调整面段18的底部，水平面段17与可调整面段18的连接处还通过密封胶密封。

进一步的，所述过渡段12、试验段13和尾部段14上的第二挡水面段20一侧壁上还分别固定连接有第二升降结构24，第二升降结构24的底部连接在支撑架10上。

上述实施例中泄槽装置2内设置有过渡段12、试验段13和尾部段14，过渡段 12用于调整水流流态，使水体逐渐过渡为均匀流。其中不同工况的蜂巢约束系统盘23放置在试验段13内的凹槽15内，蜂巢约束系统盘的高度为凹槽15的深度，放入蜂巢约束系统盘后盘面与过渡段12尾部段14的槽面平行，保证整个泄槽装置2内的水流流态。

蓄水装置1的出水口连接有压段8，用于控制进入斜槽装置2内的水流流态有压段8与泄槽装置2之间的柔性件密封用于保证不漏水，其中柔性件可采用柔性橡胶或者橡皮泥阻塞缝隙，有压段8为两端开口的一体成型筒状结构，底部和两侧与过渡段12的底部及两侧断面结构一致，进一步保证进入过渡段12、试验段 13和尾部段14内的水流流态，保证试验的可靠性。

过渡段12、试验段13和尾部段14均为两端及顶部开口的凹槽结构，用于模拟明渠河道，水平面段17用于模拟实际河道底部，可调整面段18用于模拟实际河道边坡，其中可调整面段18和水平面段17可以固定连接，制作成多个不同坡比的边坡，也可以是活动连接，进行不同边坡坡比的调整，优选可调整面段18和水平面段17活动连接，试验时方便操作，根据不同坡比的需求调整可调整面段 18和水平面段17之间的夹角，即可调整试验边坡坡比，实际试验时选择坡比为 1:3和1:2，进行试验。

其中有压段8为一体式结构，底部的水平面段17与斜面18、顶面16、竖直第一挡水面19依次固定连接，有压段8可根据实际试验时泄槽装置2内可调整面段 18所确定的不同坡比进行制作，第一挡水面段19用于阻挡水平面段17一侧的水，第二挡水面段20用于阻挡可调整面段18一侧的水，第二挡水面段20与第一挡水面段19的顶部高度保持一致。

蓄水装置1出水口为有压出水口，为了尽快将有压流调整为明渠均匀流，在泄槽装置2前端设置有压段8，且有压段8与斜槽装置2的过流断面保持一致，均为梯形断面。同时为了调整水流的均匀性，模型设计时，在有压段8内的梯形进口断面内设置纵向格栅，参见图4，通过该结构控制水流流态的稳定。

可调整面段18和水平面段17活动连接时，具体在水平面段17一侧与可调整面段18一侧连接处的底部设置铰接系统21，然后通过螺钉22将第一面板和第二面板与可调整面段18和水平面段17进行固定，从而实现可调整面段18和水平面段 17绕着转轴16可调整角度，可调整面段18和水平面段17之间的缝隙通过密封胶密封，保证在进行可调整面段18调整坡比后不会漏水。

为调整可调整面段18，在过渡段12、试验段13和尾部段14上的第二挡水面段 20外侧设置有水平凸台，水平凸台与第二升降结构24连接，第二升降结构24可采用液压杆、螺杆或丝杠，本实施例中采用螺杆，见图7，水平凸台上设有矩形螺孔，与螺杆通过活动螺帽连接，矩形螺孔长边与水流方向垂直，以保证可调整面段18在转动时的水平及垂直向移动。螺杆的底部通过固定螺丝连接在支撑架上，在泄槽装置2的底部可设置多个支撑架10，过渡段12、试验段13和尾部段 14上的第二升降结构24固定在底部的支撑架上，转动可调整面段18，并采用第二升降结构24进行固定，从而调整试验边坡坡比，该结构边坡坡比调整操作简单，试验效率高。

实施例7:

本实用新型的蜂巢约束系统生态驳岸抗冲刷试验模型设计满足以下条件：

其中将蓄水装置1成为钢板水箱或其他材质水箱，均不影响本实用新型的范围。

(1)模型比尺

整体模型按重力相似准则设计，根据原型水流特性、几何尺寸并结合试验场地及仪器设备等条件，模型几何比尺为：L_r＝1，则相应的其它水力要素比尺为：

流量比尺：Q_r＝L_r ^2.5＝1.0；

流速比尺：V_r＝L_r ^0.5＝1.0；

时间比尺：T_r＝L_r ^0.5＝1.0。

(2)边界条件

1)模型护岸形式

本实用新型中生态驳岸在断面型式上可应用于缓坡型自然护岸、斜坡式人工护岸、复合式人工护岸。在试验段13内采用蜂巢约束系统盘模拟护岸边坡，并在蜂巢约束系统土工格栅内填充不同填料，种植草皮。

2)模型岸坡的种类

岸坡种类采用一般粘性土类岸坡，分别由黄土、含碎石的黄土共三种作为风格约束系统填料，试验时分别进行有草皮护岸和无草皮护岸的冲刷试验。

3)模型护岸的平面形态

试验中，为了便于冲刷流速的控制，在模型设计时，采用直线型斜槽。

4)模型护岸的高度

由于模型比尺为1:1，试验最大流速为5m/s，模型横断面设计较大时，试验需要流量较大，在模型设计时，为了兼顾试验需要护岸高度与试验水泵能提供的最大流量，将护岸断面高度设计为26cm。

5)模型护岸的坡度

本实用新型中的生态驳岸在结构型式上主要为缓坡护岸，护岸坡度设计为1:2和1:3，即可调整面段18的坡比为1:2和1:3。

6)模型护岸的长度

本次试验模型主要由钢板水箱1+有压段8+泄槽装置2(过渡段12、试验段13 和尾部段14)，有压段8长1.2m，泄槽装置2总长10m，其中过渡段12长6.5m，试验段13长2m，尾部段14长1.5m，为了便于流态控制，泄槽装置2的槽段护岸形状保持一致。

7)模型中采用材料

本次模型试验中所用草皮品种、龄期与原型一致；蜂巢约束系统盘23中其填料与原型一致。

(3)模型设计试验模型中，蓄水装置1为钢板水箱，钢板水箱出水口距离地面高度为3.5m，钢板水箱长度和宽度为3m，即钢板水箱最大容积约为31.5m³。有压段长度设计为1.2m，过渡段长度为6.5m，为了便于观察水流流态，有压段和过渡段均采用有机玻璃制作，试验段长度确定为2m，尾部段长度为1.5m，为了避免蜂巢系统盘荷载对试验段泄槽的影响及填料可能对试验段及尾部段带来的破坏，试验段及尾部段采用钢板制作。

根据模型设计参数，试验模型需要最大流量约为1410m³/h。

压力进水管直径为0.5m，采用厚度0.8cm的螺旋钢管焊接而成。

水箱退水管直径为0.1m，采用厚度0.5cm的钢管焊接而成。

(4)模型流速控制

本试验模型根据水位流速关系，通过控制水箱水位，从而控制泄槽水体流速，参见表1。模型安装完毕后，试验开始前通过调试钢板水箱水位、测定泄槽进口段流速，得到钢板水箱水位与泄槽压力进口流速的关系曲线，见图12。调试时，流速通过手持流速仪测定，水位通过水位观察管7读取。

表1水箱水位流速率定结果(水箱底板为0m水位)

编号	水箱水位(m)	流速(m/s)
			1	1.060	0.89
2	1.108	1.13
			3	1.175	1.45
4	1.250	1.78
			5	1.358	2.25
6	1.458	2.70
			7	1.588	3.12
8	1.698	3.39
			9	1.932	3.88
10	2.068	4.15
			11	2.195	4.40
12	2.480	4.93
			13	2.638	5.21

模型设计时，为控制试验段水体流速，通过调整泄槽底板纵坡，保证水体为明渠均匀流。在泄槽进口端底部设置转轴，转轴固定在行架上，行架下游端由第一升降结构11控制，试验时通过第一升降结构11调节泄槽尾部高程，来改变泄槽底板坡度，用于控制水体流态。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：包括蓄水装置(1)、泄槽装置(2)、回水池(3)、供水装置和控制装置(40)，所述泄槽装置(2)的入水端与蓄水装置(1)的出水口连通，泄槽装置(2)的出水端连接供水装置，所述蓄水装置(1)内的底部设置有压力传感器(38)，所述蓄水装置(1)上设置有水位观察管(7)，所述蓄水装置(1)的底部设置有退水口，退水口处连接有退水管(36)，退水管(36)另一端与供水装置连通，退水管(36)上连接有退水电磁阀(37)，所述供水装置、退水电磁阀(37)和压力传感器(38)与控制装置(40)电信号连接，所述蓄水装置(1)的出水口设置在蓄水装置(1)的侧壁上，且距蓄水装置(1)底部有一定距离。

2.根据权利要求1所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的供水装置包括汇水池(4)、水泵(5)、进水管(39)，水泵(5)设置在汇水池(4)内，水泵(5)的出水口通过进水管(39)与蓄水装置(1)入水口连通，水泵(5)与控制装置(40)电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的供水装置包括汇水池(4)、水泵(5)、进水管(39)，水泵(5)设置在汇水池(4)内，水泵(5)的出水口通过进水管(39)与蓄水装置(1)入水口连通，所述进水管(39)上设置有进水电磁阀(6)，进水电磁阀(6)与控制装置(40)电信号连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的回水池(3)和汇水池(4)之间设置有将其二者连通的连通结构，所述退水管(36)另一端与连通结构连通。

5.根据权利要求1所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的泄槽装置(2)的底部连接有多个支撑架(10)，所述泄槽装置(2)的出水端底部还连接有第一升降结构(11)，所述泄槽装置(2)的进水端的底部还连接有转轴结构(9)，转轴结构(9)的底部固定连接在支撑架(10)上。

6.根据权利要求1或5所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的泄槽装置(2)包括过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)，过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)之间依次固定连接，过渡段(12)和尾部段(14)的结构相同，试验段(13)内设置有凹槽(15)，凹槽(15)内放置蜂巢约束系统盘(23)。

7.根据权利要求6所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的蓄水装置(1)的出水口设置有压段(8)，有压段(8)与泄槽装置(2)之间通过柔性件密封连接，所述有压段(8)为两端开口的一体成型筒状结构，其中有压段(8)的端面结构与过渡段(12)端面结构相同，且二者通过柔性件密封连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)均为两端及顶部开口的凹槽结构，所述过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)的底部均设置有水平面段(17)和连接在水平面段(17)一侧的可调整面段(18)，所述水平面段(17)的另一侧垂直连接有第一挡水面段(19)，所述过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)底部的水平面段(17)一侧与可调整面段(18)一侧活动连接，所述过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)底部的可调整面段(18)向外延伸的一侧垂直与水平面设置有第二挡水面段(20)，所述第二挡水面段(20)与第一挡水面段(19)顶部高度保持一致，所述试验段(13)底部的可调整面段(18)上开有用于放置蜂巢约束系统盘(23)的凹槽(15)。

9.根据权利要求8所述的一种智能化的蜂巢约束系统抗冲刷性测定的试验模型，其特征是：所述的水平面段(17)一侧与可调整面段(18)一侧通过铰接系统(21)铰接，铰接系统(21)包括第一面板和第二面板，第一面板和第二面板之间通过转轴(16)转动连接，第一面板和第二面板分别通过螺钉(22)固定在水平面段(17)与可调整面段(18)的底部，水平面段(17)与可调整面段(18)的连接处通过密封胶密封，所述过渡段(12)、试验段(13)和尾部段(14)上的第二挡水面段(20)一侧壁上分别固定连接有第二升降结构(24)，第二升降结构(24)的底部连接在支撑架(10)上。

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