一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置，其包括水體區、閘門、沙槽區和尾水池；在具有一定容水量的水體區的出口處設置閘門，緊鄰出口延續設置沙槽區，沙槽區放置有粗細不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護石料；在沙槽區的下游端連接尾水池；尾水池中設置有過濾裝置，通過計算過濾下來的顆粒物量，計算水流的挾沙能力。本實用新型模擬閘下水流對細顆粒的淤積物和粗顆粒的防護石料的輸移機理，該裝置結構簡單，操作方便，能夠準確截取并計算水流的挾沙量，可操作性強，具有工程實用價值。
【專利說明】一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水利工程【技術領域】，尤其是一種用于測試閘下水流挾沙輸移能力的實驗裝置，包括對細質淤積物和粗質防護石的輸移能力的研究。

【背景技術】
[0002]水閘是用于控制過水通道的水工建筑物，在水利工程中應用廣泛，多建于河道、渠系、水庫、湖泊及濱海地區。從20世紀50年代開始，應工農業生產和人民生活的需要，在我國沿海大部分中小入海河口都已建閘以擋潮御鹵、蓄淡灌溉、排洪除澇以及防臺抗暴。
[0003]河口內建閘后，潮波受閘門阻擋發生反射，增強了駐波特征。由于潮波變形使閘口處漲潮流速增加，而落潮流速相對減小，這樣漲潮輸沙量就會大于落潮輸沙量。由此漲、落潮不平衡輸沙的結果，就造成漲潮期多輸入的泥沙落淤在閘下河道內。當水閘泄水時，水體部分勢能轉為動能，流速增加，因此，閘下出流具有單寬流量大、能量集中的特點，沖刷能力很強，會挾帶閘下淤沙隨之流走。
[0004]水流挾沙能力就是指在一定水流和邊界條件下，水體能夠輸移的泥、沙、石的量。閘下泥沙來源主要為海相來沙，常以懸沙及浮泥形式進入河道。分析閘下水流對懸移質泥沙的輸移能力對于擋潮閘的沖淤計算具有重要意義。
[0005]同時，擋潮閘運行一段時間后，下游保護段末端由于沖刷影響，有的護坦、海漫會受到破壞，特別是堤岸邊坡的沖刷更為嚴重。拋石護底是常用的防沖加固措施，其做法一般是自開始沖刷的地方向外拋石，沿沖刷河底以同一厚度拋填石塊。因此，研究閘下水流的對推移質塊石的輸移能力對于擋潮閘的加固設計同樣具有指導意義。
[0006]因此研究一種用于測試閘下水流輸移能力的裝置勢在必行，對于水利工程的建設十分有益。
實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題就是如何準確測得一定水量、一定流速、一定勢能的閘下水流經河床一段時間后，所能挾帶的泥沙含量。因此，本實用新型提供一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置，本裝置能同時模擬閘下水流對細顆粒的淤積物和粗顆粒的防護石料的輸移機理，可操作性強，具有工程實用價值。
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型采取的技術方案是:一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置，包括水體區、閘門、沙槽區和尾水池；具有一定容水量的所述水體區的出口處設置所述閘門，緊鄰出口延續設置所述沙槽區，沙槽區放置有粗細不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護石料；在沙槽區的下游端連接所述尾水池；尾水池中含有過濾裝置，通過計算過濾下來的顆粒物量，計算水流的挾沙能力。
[0009]進一步講，所述水體區比沙槽區的水位高。
[0010]進一步講，所述裝置還包括水塔、取水閥門，水塔與水體區通過輸水管路連接，在輸水管路上設置取水閥門。
[0011]進一步講，所述過濾裝置包括濾網和取樣瓶，濾網過濾所有從沙槽區流過的水，濾網孔徑介于所放置的顆粒物的最大直徑與最小直徑之間；取樣瓶吊掛在濾網的下方，接取部分濾網過濾后的濁水。
[0012]所述取樣瓶可以有多個，在濾網下方同一截面高度吊掛，以及在不同的截面高度也吊掛；通過計算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得水中含有的顆粒物含量。
[0013]優選地，所述取樣瓶在所述濾網下方均勻吊掛。
[0014]同樣優選地，所述閘門為對開式閘門，或升降式閘門中的一種。
[0015]在采取以上技術方案的基礎上，本實用新型有如下有益效果:本實用新型模擬閘下水流對細顆粒的淤積物和粗顆粒的防護石料的輸移機理，提供了專門用于研究閘下水流的對推移質的輸移能力的實驗裝置，該裝置結構簡單，操作方便，能夠準確截取并計算水流的挾沙量，可操作性強，具有工程實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型裝置的整體結構布置示意圖；
[0017]圖2為本實用新型裝置的濾網放大示意圖；
[0018]圖3為本實用新型裝置的取樣瓶放大示意圖。
[0019]1-水塔、2-取水閥門、3-水體區、4-閘門、5-沙槽區、6-濾網、7-取樣瓶、8_尾水池。

【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例，對本實用新型技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0021]如圖1所示，本實施例給出了一種實驗裝置，該裝置模擬閘下水流對細顆粒的淤積物和粗顆粒的防護石料的輸移機理，包括水塔1、取水閥門2、水體區3、閘門4、沙槽區5、濾網6、取樣瓶7和尾水池8。
[0022]本實施例中的水塔I位于上游區,濾網6位于下游區。其中，水塔I的出水管路上設置取水閥門2，同時出水管路盡端連接到水體區3，向水體區3輸水。閘門4設置在水體區3與沙槽區5之間，較佳的設計是水體區3比沙槽區5的水位高，這樣可以在水體區與沙槽區之間造成一定的水位差。閘門4可選為對開式閘門，或升降式閘門都可以。
[0023]沙槽區5分布有粗細不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護石料。在沙槽區5的末端設置有水平放置的濾網6，保證流過沙槽區的水能夠全部經過濾網6滲流。在濾網6的下方吊掛有多個取樣瓶7，除取樣瓶接的水外，其余的水經過尾水池8回收。
[0024]上述的濾網6孔徑可以根據所放置的顆粒物大小確定，以能夠回收除懸沙及浮泥等細顆粒物以外的顆粒物為準，如圖2所示。通過計算濾網6上留下的顆粒物的量，來計算粗顆粒物相對于一定體積的水的含量。取樣瓶7接收的是含有懸沙及浮泥等較細的顆粒物，上述取樣瓶可以在濾網下方同一截面高度懸掛多個，同時在垂直方向也可以懸掛多個，垂向布置如圖3所示。不論是水平方向上還是垂直方向上，都最好為均勻分布。通過計算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得一定體積的水中含有的細顆粒物含量。
[0025]本裝置的工作流程是:各設備安裝就位，預先在水塔中上水，在沙槽區放好一些粗細不等的顆粒物(模擬泥沙和河底石料)，此時閘門關閉。然后打開取水閥門，讓水定量流進水體區。當水體區的水存儲到一定量(也就是有一定的高度)的時候，打開閘門，讓水流出，在水流過水槽區的過程中，由于沖刷會帶走部分泥沙和石料。沙槽區的長短不同以及沖刷的時間不同，可能造成挾帶的沙石量不同，一般來講，水道越長，最后帶走的沙石會少，水道越短，最后帶走的沙石會越多。在沙槽區末端，由濾網截住粒徑大于網眼的顆粒物；懸浮沙、浮泥等隨水流流走，部分被濾網下的取樣瓶接收。通過計算濾網上面的截取顆粒物量，和測定取樣瓶中的水濁度，可以最終測試出該水流在特定河床下的挾沙能力。
[0026]以上實施例僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，本領域普通技術人員在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種用于測試閘下水流挾沙能力的實驗裝置，其特征在于:所述裝置包括水體區、閘門、沙槽區和尾水池； 具有一定容水量的所述水體區的出口處設置所述閘門，緊鄰出口延續設置所述沙槽區，沙槽區放置有粗細不均勻的顆粒物，代表淤積物和防護石料； 在沙槽區的下游端連接所述尾水池；尾水池中含有過濾裝置，通過計算過濾下來的顆粒物量，計算水流的挾沙能力。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述水體區比沙槽區的水位高。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括水塔、取水閥門，所述水塔與水體區通過輸水管路連接，在輸水管路上設置所述取水閥門。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述過濾裝置包括濾網和取樣瓶，所述濾網過濾所有從沙槽區流過的水，濾網孔徑介于所放置的顆粒物的最大直徑與最小直徑之間；所述取樣瓶吊掛在濾網的下方，接取部分濾網過濾后的濁水。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于:所述取樣瓶有多個，在濾網下方同一截面高度吊掛，以及在不同的截面高度也吊掛；通過計算所有取樣瓶的含沙量的平均值獲得水中含有的顆粒物含量。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特征在于:所述取樣瓶在所述濾網下方均勻吊掛。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述閘門為對開式閘門，或升降式閘門中的一種。
【文檔編號】E02B1/02GK203960801SQ201420375079
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】潘冬子, 潘存鴻, 曾劍, 吳輝 申請人:浙江省水利河口研究院