水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、定位裝置和出水裝置。通過(guò)供水系統(tǒng)提供穩(wěn)定的符合實(shí)驗(yàn)要求的水流，并通過(guò)系統(tǒng)中的控制器控制出水的水溫、流速及供水總體積；通過(guò)定位裝置中的聚烯烴薄膜減少水層之間的擾動(dòng)，并通過(guò)調(diào)節(jié)位置設(shè)定布設(shè)水層的高度；通過(guò)出水裝置調(diào)節(jié)出水口位置及控制出口流速，保證水體均勻快速地布設(shè)完成。本發(fā)明的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)巧妙，操作方便，能夠在不同邊界地形條件下快速實(shí)現(xiàn)不同水溫分布的水庫(kù)水溫初始分層現(xiàn)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，具體涉及一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)。 水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 大型水庫(kù)建成蓄水后，由于太陽(yáng)輻射、入庫(kù)水流、氣溫、取水口位置、水庫(kù)規(guī)模以及 運(yùn)行方式等因素的共同影響，水庫(kù)水體溫度會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)性分層分布現(xiàn)象，這種水庫(kù)水溫分 層使水庫(kù)水動(dòng)力特性及污染物的輸運(yùn)過(guò)程不同于均溫型水庫(kù)。Alavian等根據(jù)來(lái)流密度與 水庫(kù)中分層水體密度的差異可以將密度流（異重流）分為表面流、間層流及下潛流。了解 異重流流入分層型水庫(kù)后水流運(yùn)動(dòng)狀況及水體中污染物（溶解質(zhì)、熱量、泥沙等）的輸移和 擴(kuò)散的規(guī)律對(duì)于維持庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境、調(diào)控下游出水水質(zhì)具有十分重要的作用，因此關(guān)于分 層型水庫(kù)異重流現(xiàn)象的研究得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。目前，對(duì)于分層型水庫(kù)異重流運(yùn) 動(dòng)規(guī)律的研究主要集中在數(shù)值模擬方面，并取得了大量卓有成效的成果。實(shí)驗(yàn)方面，由于水 庫(kù)水溫相似理論分析不夠完善和水庫(kù)水溫初始分層實(shí)驗(yàn)裝置的缺失，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立能夠 反映原型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的模型實(shí)驗(yàn)還存在比較大的困難。但就其機(jī)理性研究而言，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室 概化水庫(kù)模型分析異重流流入分層型水體后水流運(yùn)動(dòng)特征對(duì)于理解分層型水庫(kù)中水流運(yùn) 動(dòng)狀況與污染物的輸移和擴(kuò)散規(guī)律起到基礎(chǔ)研究的作用，因此實(shí)現(xiàn)水庫(kù)中水溫的初始分層 現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)研究的關(guān)鍵所在。前人的研究中主要是以不同溶度冷熱鹽水代替不同溫度淡水 形成分層現(xiàn)象，但其形成的水溫分層現(xiàn)象極其不穩(wěn)定且水溫分布難以控制，很難形成滿足 要求的、穩(wěn)定的水溫分布。因此，目前迫切需要一種能夠快速實(shí)現(xiàn)水庫(kù)水溫初始分層的實(shí)驗(yàn) 裝直。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種水庫(kù)水溫初始分層 模擬系統(tǒng)，可以精確的模擬水庫(kù)的溫度分層情況，裝置簡(jiǎn)單，使用方便。
[0004] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，一種水庫(kù)水溫 初始分層模擬系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、定位裝置和出水裝置；
[0005] 所述供水系統(tǒng)包括電機(jī)、閥門(mén)、控制器、進(jìn)水管、總出水管、溫度傳感器、渦街流量 計(jì)、水箱、加熱管和液位傳感器，水箱通過(guò)水箱出水管與進(jìn)水管匯流后與總出水管連接，所 述水箱出水管、進(jìn)水管和總出水管上分別設(shè)有溫度傳感器、渦街流量計(jì)和閥門(mén)，每個(gè)閥門(mén)都 通過(guò)電機(jī)與控制器連接，每個(gè)溫度傳感器和渦街流量計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給控制器，總出水管 與出水裝置連接，加熱管與溫度傳感器和液位傳感器連接，加熱管、溫度傳感器和液位傳感 器都與控制器連接；
[0006] 所述定位裝置包含水平校準(zhǔn)裝置、下滑塊、聚烯烴薄膜、手搖桿、可旋轉(zhuǎn)定位桿和 立柱，所述立柱包括刻有刻度的四根立柱，每個(gè)立柱上套有下滑塊，立柱垂直立于水庫(kù)邊界 外部，立柱頂部設(shè)有水平校準(zhǔn)裝置；所述水平校準(zhǔn)裝置包括中間部位裝有水準(zhǔn)管的四根連 接桿和四個(gè)上滑塊，每根連接桿兩端與相連的兩個(gè)上滑塊連接，每個(gè)上滑塊位于一根立柱 上，通過(guò)每個(gè)立柱上套有的上滑塊調(diào)平水平校準(zhǔn)裝置；可旋轉(zhuǎn)定位桿包含第一旋轉(zhuǎn)定位桿 和第二旋轉(zhuǎn)定位桿，第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿連接在下滑塊上，相鄰兩根立柱上 設(shè)有第一手搖桿，另外兩根立柱之間設(shè)有第二手搖桿，第一手搖桿和第二手搖桿都穿過(guò)對(duì) 應(yīng)的兩個(gè)下滑塊，所述聚烯烴薄膜一端卷繞在第一手搖桿上，另一端通過(guò)鋼絲繞過(guò)第一旋 轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿與第二手搖桿連接；
[0007] 所述出水裝置包含出水噴頭、支架、軟管和鎖緊裝置，所述出水噴頭上部設(shè)有底 座，底座與鎖緊裝置相連，并通過(guò)鎖緊裝置固定在支架上，出水噴頭通過(guò)軟管與總出水管連 接。
[0008] 作為優(yōu)選，所述鎖緊裝置包括套管和螺釘，螺釘穿過(guò)支架鎖緊套管。
[0009] 作為優(yōu)選，所述出水噴頭出口處設(shè)有上層孔板和相對(duì)于上層孔板移動(dòng)的下層孔 板，上層孔板和下層孔板每個(gè)孔板上分布相同的若干孔。
[0010] 作為優(yōu)選，所述第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿通過(guò)螺母與下滑塊連接，第一 旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿可繞對(duì)應(yīng)下滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)及固定。
[0011] 作為優(yōu)選，所述水箱包括第一水箱和第二水箱，第一水箱和第二水箱均包含加熱 管和溫度傳感器，其中第一水箱中還包含液位傳感器，加熱管、溫度傳感器和液位傳感器分 別與控制器連接。所述第一水箱與水箱出水管連接，第二水箱設(shè)有與總出水管連接的水箱 進(jìn)水管，水箱進(jìn)水管上設(shè)有閥門(mén)，閥門(mén)通過(guò)電機(jī)與控制器連接，第一水箱和第二水箱之間設(shè) 有水泵，水泵通過(guò)第五電機(jī)與控制器連接。
[0012] 作為優(yōu)選，所述第二水箱設(shè)有溢流口。
[0013] 在本發(fā)明中，第一手搖桿包含螺母、第一手柄和與第一手柄連接的第一桿，第二手 搖桿包含螺母、第二手柄和與第二手柄連接的第二桿，聚烯烴薄膜的一端卷繞在第一桿上， 另一端與繞過(guò)第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿的鋼絲連接，鋼絲的另一端卷繞在第二桿 上。第二手搖桿通過(guò)搖動(dòng)第二手柄帶動(dòng)鋼絲卷繞在第二桿上，從而帶動(dòng)聚烯烴薄膜平鋪在 第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿之間，當(dāng)水層布層結(jié)束后，轉(zhuǎn)動(dòng)第一手搖桿，聚烯烴薄膜 卷繞在第一桿上，達(dá)到第一桿鋪收聚烯烴薄膜的目的。
[0014] 本發(fā)明中的可旋轉(zhuǎn)定位桿能夠適應(yīng)不同坡度的地形邊界條件，其作用主要有兩 個(gè)：一是使第一桿和第二桿遠(yuǎn)離水面，防止轉(zhuǎn)動(dòng)手搖桿時(shí)造成水面擾動(dòng)，影響已經(jīng)布設(shè)好的 水庫(kù)水體；二是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)定位桿，使聚烯烴薄膜能夠緊貼著邊界，適應(yīng)不同坡度的邊 坡。
[0015] 本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)定位桿在布設(shè)水層時(shí)要求盡量貼近邊界，減少水層直接曝露于空 氣的水面面積，減少水層之間直接接觸造成擾動(dòng)的影響區(qū)域面積，并可相應(yīng)增加出水噴頭 孔板的面積，提高出水效率。
[0016] 本發(fā)明中的可旋轉(zhuǎn)定位桿在布設(shè)水層時(shí)需要進(jìn)行微調(diào)，使其貼近前面已經(jīng)布設(shè)好 的水庫(kù)水體表面。
[0017] 本發(fā)明中的聚烯烴薄膜屬非極性聚合物，其表面自由能小，表面濕張力較低，一般 為30達(dá)因/厘米左右。理論上講，若物體的表面張力低于33達(dá)因/厘米，液體就無(wú)法附著 牢固，因此在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手搖把回收聚烯烴薄膜時(shí)，界面摩擦力對(duì)靜止水流的影響可以忽略 不計(jì)。
[0018] 本發(fā)明中的出水噴頭頂部設(shè)有底座，底座中間設(shè)有貫穿孔，通過(guò)穿過(guò)套管的軟管 連接供水系統(tǒng)，出水噴頭的底座與套管相連，通過(guò)上下調(diào)節(jié)套管高度達(dá)到升降出水噴頭高 度的目的，并通過(guò)穿過(guò)支架的螺釘固定。
[0019] 本發(fā)明中的出水噴頭主要是保證水流能夠在較大面積上均勻快速地出流，防止水 流過(guò)于集中，對(duì)聚烯烴薄膜下層水體形成沖擊，造成聚烯烴薄膜下水層較大的擾動(dòng)?？装宓?過(guò)水孔以行列均勻分布，孔徑的大小、孔板尺寸及行距、列距可以根據(jù)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù) 實(shí)際情況可以水平微調(diào)下層孔板，使上層孔板與下層孔板之間的孔錯(cuò)開(kāi)，達(dá)到二次控制出 水流速的目的。
[0020] 有益效果：本發(fā)明的一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，通過(guò)采用控制器自動(dòng)控制， 能夠精確的提供各種不同溫度和不同流速的水流，并對(duì)供水體積進(jìn)行控制，而且可以模擬 不同坡度的地形邊界條件；出水裝置中的出水噴頭的設(shè)置提高了出水效率，并且由于出水 噴頭上設(shè)有可水平微調(diào)的下層板孔，能夠達(dá)到二次控制出水流速的目的；通過(guò)聚烯烴薄膜 的隔離作用，能夠精確的模擬水庫(kù)中水溫初始分層現(xiàn)象；本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙，操作方便，能夠 在不同邊界地形條件下快速實(shí)現(xiàn)不同水溫分布的水庫(kù)水溫初始分層現(xiàn)象。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是定位裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖2是出水裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖3是供水系統(tǒng)示意圖；
[0024] 圖4是圖3供水系統(tǒng)供水流程圖；
[0025] 圖5是孔板結(jié)構(gòu)附視圖；
[0026] 圖6是孔板結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
[0027] 圖7是第一手搖桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖8是第二旋轉(zhuǎn)定位桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖9是圖1中第一上滑塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖10是圖1中第一下滑塊的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032] 如圖1至圖10所示，本發(fā)明的一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、定 位裝置和出水裝置。
[0033] 具體來(lái)說(shuō)，供水系統(tǒng)包括電機(jī)、閥門(mén)、控制器51、進(jìn)水管、總出水管、溫度傳感器、液 位傳感器48、渦街流量計(jì)、水箱和加熱管29。水箱通過(guò)水箱出水管與進(jìn)水管匯流后與總出 水管連接，水箱出水管、進(jìn)水管和總出水管上分別設(shè)有溫度傳感器、渦街流量計(jì)和閥門(mén)，每 個(gè)閥門(mén)都通過(guò)電機(jī)與控制器51連接，每個(gè)溫度傳感器和渦街流量計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給控制 器51，總出水管與出水裝置連接，加熱管29位于水箱內(nèi)并通過(guò)控制器51自動(dòng)控制。
[0034] 定位裝置包含水平校準(zhǔn)裝置、下滑塊、聚烯烴薄膜46、手搖桿、旋轉(zhuǎn)定位桿和立柱。 立柱包括設(shè)有刻度的四根立柱，立柱根據(jù)水庫(kù)邊界地形垂直立于水庫(kù)邊界外部，每個(gè)立柱 上分別套有上滑塊，旋轉(zhuǎn)定位桿包含第一旋轉(zhuǎn)定位桿19和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20,第一旋轉(zhuǎn)定 位桿19和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20結(jié)構(gòu)相同，如圖8所示，相鄰兩根立柱上設(shè)有第一手搖桿5，另 外兩根立柱之間設(shè)有第二手搖桿6,第一手搖桿5包含螺母、第一手柄和與第一手柄連接的 第一桿，第一桿通過(guò)聚烯烴薄膜46和與聚烯烴薄膜46相連的鋼絲21與第二桿連接；在布 層之前，聚烯烴薄膜46的一端卷繞在第一桿上，另一端與繞過(guò)第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn) 定位桿的鋼絲21連接，鋼絲21的另一端卷繞并固定在第二桿上，第二手搖桿6包含螺母、 第二手柄和與第二手柄連接的第二桿，通過(guò)搖動(dòng)第二手柄帶動(dòng)鋼絲21卷繞在第二桿上，此 時(shí)聚烯烴薄膜46平鋪在第一旋轉(zhuǎn)定位桿19和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20之間，第一旋轉(zhuǎn)定位桿19 和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20通過(guò)螺母分別與對(duì)應(yīng)的下滑塊連接，第一手搖桿5和第二手搖桿6結(jié) 構(gòu)相同，如圖7所示。
[0035] 出水裝置包含出水噴頭24、支架22、軟管26和鎖緊裝置，出水噴頭24通過(guò)鎖緊裝 置固定在支架22上，出水噴頭24通過(guò)軟管26與總出水管連接，出水噴頭24頂部設(shè)有底座 23,出水噴頭24出水處設(shè)有上孔板49和下孔板52,上孔板49和下孔板52上分布大小和排 列相同的若干孔，下孔板52可以在水平方向上微調(diào)，使得上孔板49和下孔板52上分布的 孔交錯(cuò)開(kāi)。
[0036] 在本發(fā)明中，鎖緊裝置包括套管25和螺釘27,出水噴頭24頂部設(shè)有底座23,套管 25與底座23連接，螺釘27穿過(guò)支架22與套管25連接，通過(guò)螺釘27頭部抵住套管25達(dá)到 鎖緊套管25的目的，第一旋轉(zhuǎn)定位桿19和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20可繞各自的下滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，并 可通過(guò)與其相連的螺母固定。
[0037] 在本發(fā)明中，立柱包括第一立柱1、第二立柱2、第三立柱3和第四立柱4,四根立柱 結(jié)構(gòu)相同。第一立柱1上設(shè)有第一下滑塊15,第二立柱2上設(shè)有第二下滑塊16,第三立柱3 上設(shè)有第三下滑塊17,第四立柱4上設(shè)有第四下滑塊18,四個(gè)下滑塊結(jié)構(gòu)相同，如圖10所 示；第一立柱1頂部設(shè)有第一上滑塊7,第二立柱2頂部設(shè)有第二上滑塊8,第三立柱3頂部 設(shè)有第三上滑塊9,第四立柱4頂部設(shè)有第四上滑塊10,四個(gè)上滑塊結(jié)構(gòu)相同，如圖9所示。 第一上滑塊7和第二上滑塊8之間安裝有第一連接桿53,第一連接桿53中間裝有第一水準(zhǔn) 管11 ;第二上滑塊8和第三上滑塊9之間安裝有第二連接桿54,第二連接桿54上裝有第二 水準(zhǔn)管12 ;第三上滑塊9和第四上滑塊10之間安裝有第三連接桿55,第三連接桿55中間 裝有第三水準(zhǔn)管13 ;第四上滑塊10和第一上滑塊7之間安裝有第四連接桿56，第四連接桿 56中間裝有第四水準(zhǔn)管14。第一手搖桿5中的第一桿兩端穿過(guò)第一下滑塊15和第二下滑 塊16,并可通過(guò)螺母固定；第二手搖桿6中的第二桿兩端穿過(guò)第三下滑塊17和第四下滑塊 18并可通過(guò)螺母固定。第一旋轉(zhuǎn)定位桿19通過(guò)螺母分別與第一下滑塊15和第二下滑塊 16連接，第二旋轉(zhuǎn)定位桿20通過(guò)螺母分別與第三下滑塊17和第四下滑塊18連接。
[0038] 在本發(fā)明中，水箱包括第一水箱28和第二水箱43,第一水箱28通過(guò)水箱出水管與 進(jìn)水管匯流后與總出水管連接，總出水管與軟管26連接，水箱出水管上設(shè)有第一溫度傳感 器30、第一渦街流量計(jì)31和第一閥門(mén)32,進(jìn)水管上設(shè)有第二溫度傳感器38、第二渦街流量 計(jì)36和第二閥門(mén)35,總出水管上設(shè)有第三溫度傳感器37、第三渦街流量計(jì)40和第三閥門(mén) 50。第二水箱43通過(guò)水箱進(jìn)水管與總出水管連接，水箱進(jìn)水管上設(shè)有第四閥門(mén)42,第一閥 門(mén)32、第二閥門(mén)35、第三閥門(mén)50和第四閥門(mén)42分別通過(guò)第一電機(jī)33、第二電機(jī)34、第三電 機(jī)39和第四電機(jī)41與控制器51連接。第一溫度傳感器30、第二溫度傳感器38、第三溫度 傳感器37、第一渦街流量計(jì)31、第二渦街流量計(jì)36和第三渦街流量計(jì)40分別與控制器51 連接。第一水箱28和第二水箱43里都設(shè)有加熱管29和溫度傳感器47,第一水箱28里設(shè) 有液位傳感器48,加熱管29、溫度傳感器47和液位傳感器48與控制器51連接，第二水箱 43通過(guò)裝有水泵44的水管與第一水箱28連接，水泵44通過(guò)第五電機(jī)45與控制器51連 接。
[0039] 在本發(fā)明中，控制器51為計(jì)算機(jī)，第一上滑塊7、第二上滑塊8、第三上滑塊9、第 四上滑塊10、第一下滑塊15、第二下滑塊16、第三下滑塊17、第四下滑塊18、第二旋轉(zhuǎn)定位 桿20、第一旋轉(zhuǎn)定位桿19、第一手搖桿5和第二手搖桿6都可通過(guò)各自螺母鎖緊固定。首 先根據(jù)精度的要求將水溫連續(xù)分布的水庫(kù)水體分為N層水溫均勻的水層，計(jì)算各水層高度 及中間位置處水體溫度；結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件（auto CAD、pro\E等），結(jié)合水庫(kù)地形，計(jì)算各水層 中的水體體積，由此得出各個(gè)水層高度、水體溫度及水體體積。根據(jù)以上前期工作，假定供 水系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試完畢，將出水裝置中的支架22垂直安裝于水庫(kù)邊界外側(cè)，且使出水噴頭24 的出口處的孔板能夠處于水庫(kù)中央，布置定位裝置于水庫(kù)邊界外側(cè)，調(diào)節(jié)上滑塊，使水平校 準(zhǔn)裝置中連接桿上的水準(zhǔn)管中的氣泡都處于中間位置。開(kāi)始布設(shè)水層，具體操作步驟如下： 設(shè)最底層為第一層，水溫T1，水量為VI，水層高度H1，調(diào)節(jié)出水裝置的出水噴頭24高度，使 其置于距庫(kù)底垂向高度約（Hl+5cm)處，固定出水噴頭24后，通過(guò)供水系統(tǒng)直接供應(yīng)水溫為 T1的淡水，其體積為VI，此即形成了水庫(kù)第一個(gè)水層；靜置約1分鐘后開(kāi)始布設(shè)第二層，設(shè) 第二層水層高度為H2,水溫為T(mén)2,水層體積V2,調(diào)節(jié)出水噴頭24的高度，使出水噴頭24的 出水口置于距布設(shè)完成的第一層水體水面約（H2+5cm)處固定。調(diào)節(jié)第一下滑塊15、第二下 滑塊16、第三下滑塊17和第四下滑塊18于第一層水面上方適當(dāng)位置，使調(diào)節(jié)后的第二旋轉(zhuǎn) 定位桿20和第一旋轉(zhuǎn)定位桿19能夠貼著第一層水體水面，并使同一立柱上兩個(gè)滑塊的讀 數(shù)差相同，即保持第一下滑塊15、第二下滑塊16、第三下滑塊17和第四下滑在同一水平面， 通過(guò)下滑塊上的外側(cè)的螺母固定。轉(zhuǎn)動(dòng)第二手搖桿6,將與鋼絲21相連的聚烯烴薄膜46拉 至第二桿并卷繞數(shù)匝，擰緊第二連接桿上的螺母，第二連接桿通過(guò)內(nèi)部摩擦力作用固定。旋 轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)定位桿20和第一旋轉(zhuǎn)定位桿19,使聚烯烴薄膜46與第一層水體水面緊貼， 擰緊下滑塊上的內(nèi)側(cè)的螺母，使第一旋轉(zhuǎn)定位桿19和第二旋轉(zhuǎn)定位桿20固定，擰緊第一連 接桿上的螺母使第一手搖桿5固定，通過(guò)供水系統(tǒng)直接供應(yīng)水溫為T(mén)2的淡水，其體積為V2， 此即形成了水庫(kù)第二個(gè)水層，至出水完成后，調(diào)節(jié)出水裝置的出水噴頭24于適當(dāng)位置，待 第二層水體靜置1分鐘后，緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)第一手搖桿5,直至與鋼絲21相連的聚烯烴薄膜46 部分全部卷繞于第一桿上，松開(kāi)下滑塊上的內(nèi)側(cè)螺母，緩慢旋轉(zhuǎn)定位桿，使其脫離水體后擰 緊，松開(kāi)下滑塊上的外側(cè)的螺母，移動(dòng)第一下滑塊15、第二下滑塊16、第三下滑塊17和第四 下滑塊18至適當(dāng)位置布設(shè)第三個(gè)水層，如此循環(huán)，直至完成。
[0040] 供水系統(tǒng)工作原理：本發(fā)明中的供水系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制出水水溫、流量及供 水體積，減少了由于人為原因所造成的誤差。本實(shí)驗(yàn)初始時(shí)刻，第一水箱28中的水的體積 應(yīng)略大于水庫(kù)庫(kù)容，第一水箱28處于所有管道上方一定高度，使熱水在重力作用下的出流 流速能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的最大流速要求；第二水箱43處于所有管道下方，使未達(dá)到要求的 水體能夠自由流入。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的第一水箱28中的加熱管29對(duì)第一水 箱28中的水體加熱，直至達(dá)到本實(shí)驗(yàn)所需要的最大水溫為止。在出水時(shí)，通過(guò)安裝于水箱 出水管和進(jìn)水管中的溫度傳感器和渦街流量計(jì)實(shí)時(shí)反饋水溫和流量，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng) 分析計(jì)算，對(duì)熱水流量和冷水流量進(jìn)行初步分配，并通過(guò)與計(jì)算機(jī)連接的電機(jī)分別控制熱 水出水管和冷水進(jìn)水管中的閥門(mén)，最終達(dá)到初步控制總出水管中水流溫度及水流流速的目 的。對(duì)于總出水管中水流的溫度也會(huì)被溫度傳感器37實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不符合要求的水流，則通 過(guò)管道流入第二水箱43中，符合要求的水流則通過(guò)總出水管為水庫(kù)供水，達(dá)到二次精確控 制水溫的目的。對(duì)于第二水箱43,設(shè)定為實(shí)時(shí)加熱，通過(guò)第二水箱43中的溫度傳感器47反 饋第二水箱43中的水溫值，加熱達(dá)到的最高水溫為實(shí)驗(yàn)要求的最高水溫，當(dāng)?shù)诙?3中 水溫達(dá)到最高溫度時(shí)，根據(jù)需要或第一水箱28中的水位低于液位傳感器48時(shí)，在供水系統(tǒng) 未供水時(shí)段通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的水泵44補(bǔ)充第一水箱28,以此實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的目的。 當(dāng)?shù)诙?3中的水位高于溢水口位置時(shí)，通過(guò)溢水口自動(dòng)排出。如根據(jù)事先錄入計(jì)算機(jī) 控制軟件中的水庫(kù)水溫、流量及供水體積要求分別為?；、和％，打開(kāi)供水系統(tǒng)開(kāi)始供水， 第一溫度傳感器30和第二溫度傳感器38反饋的溫度分別為?\、Τ 2，第一渦街流量計(jì)31和 第二渦街流量計(jì)36測(cè)得流量分別為Qi、Q2，計(jì)算機(jī)51通過(guò)公式（1. 1)和公式（1. 2)精確計(jì) 算得熱水流量和冷水流量Q/、Q2'，并與實(shí)時(shí)反饋的流量比較，計(jì)算機(jī)通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)第一閥 門(mén)32和第二閥門(mén)35,使出水流量及溫度初步達(dá)到要求，通過(guò)第三溫度傳感器37反饋的水流 溫度微調(diào)節(jié)第一閥門(mén)32和第二閥門(mén)35,以達(dá)到精確調(diào)節(jié)的目的。對(duì)于未達(dá)要求水流，通過(guò) 計(jì)算機(jī)51控制第四電機(jī)41和第三電機(jī)39,關(guān)閉第三閥門(mén)50,打開(kāi)第四閥門(mén)42,水流進(jìn)入 第二水箱43 ;對(duì)于達(dá)到要求的水流，則關(guān)閉第四閥門(mén)42,打開(kāi)第三閥門(mén)50,水流通過(guò)總出水 管道供水。根據(jù)第三渦街流量計(jì)40實(shí)時(shí)反饋的出水流量％，通過(guò)公式（1.3)計(jì)算出供水時(shí) 間，當(dāng)達(dá)到設(shè)定供水體積值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉第三閥門(mén)50。
[0041 ] Q i+Q 2 = Q〇 (1· 1)
[0042] 1*T1+Q,2*T2 = Q〇*T〇 (1. 2)
[0043] V = Q〇*t (1. 3)
[0044] 本發(fā)明中的出水裝置作用有兩個(gè)：為出水噴頭24定位及二次控制出水流速。由于 初步的流量設(shè)定帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性，如果實(shí)際中的出水流速對(duì)下層水體的擾動(dòng)較大，則通 過(guò)水平微調(diào)下層孔板52,使上層孔板49上的孔與下層孔板52中的孔形成錯(cuò)位，達(dá)到減少出 流流速的目的，如圖5所示，出水噴頭24有一定的容納滯留水體的空間。
[0045] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：包括供水系統(tǒng)、定位裝置和出水裝 置； 所述供水系統(tǒng)包括電機(jī)、閥門(mén)、控制器、進(jìn)水管、總出水管、溫度傳感器、渦街流量計(jì)、水 箱、加熱管和液位傳感器，水箱通過(guò)水箱出水管與進(jìn)水管匯流后與總出水管連接，所述水箱 出水管、進(jìn)水管和總出水管上分別設(shè)有溫度傳感器、渦街流量計(jì)和閥門(mén)，每個(gè)閥門(mén)都通過(guò)電 機(jī)與控制器連接，每個(gè)溫度傳感器和渦街流量計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給控制器，總出水管與出水 裝置連接，加熱管與溫度傳感器和液位傳感器連接，加熱管、溫度傳感器和液位傳感器都與 控制器連接； 所述定位裝置包含水平校準(zhǔn)裝置、下滑塊、聚烯烴薄膜、手搖桿、可旋轉(zhuǎn)定位桿和立柱， 所述立柱包括刻有刻度的四根立柱，每個(gè)立柱上套有下滑塊，立柱垂直立于水庫(kù)邊界外部， 立柱頂部設(shè)有水平校準(zhǔn)裝置；所述水平校準(zhǔn)裝置包括中間部位裝有水準(zhǔn)管的四根連接桿和 四個(gè)上滑塊，每根連接桿兩端與相連的兩個(gè)上滑塊連接，每個(gè)上滑塊位于一根立柱上，通過(guò) 每個(gè)立柱上套有的上滑塊調(diào)平水平校準(zhǔn)裝置；可旋轉(zhuǎn)定位桿包含第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋 轉(zhuǎn)定位桿，第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿連接在下滑塊上，相鄰兩根立柱上設(shè)有第一 手搖桿，另外兩根立柱之間設(shè)有第二手搖桿，第一手搖桿和第二手搖桿都穿過(guò)對(duì)應(yīng)的兩個(gè) 下滑塊，所述聚烯烴薄膜一端卷繞在第一手搖桿上，另一端通過(guò)鋼絲繞過(guò)第一旋轉(zhuǎn)定位桿 和第二旋轉(zhuǎn)定位桿與第二手搖桿連接； 所述出水裝置包含出水噴頭、支架、軟管和鎖緊裝置，所述出水噴頭上部設(shè)有底座，底 座與鎖緊裝置相連，并通過(guò)鎖緊裝置固定在支架上，出水噴頭通過(guò)軟管與總出水管連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述鎖緊裝置包 括套管和螺釘，所述套管穿過(guò)支架與出水噴頭底座連接，螺釘穿過(guò)支架固定鎖緊套管位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述出水噴頭出 口處設(shè)有上層孔板和相對(duì)于上層孔板移動(dòng)的下層孔板，上層孔板和下層孔板每個(gè)孔板上分 布相同的若干孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述第一旋轉(zhuǎn)定 位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿通過(guò)螺母與各自下滑塊連接，第一旋轉(zhuǎn)定位桿和第二旋轉(zhuǎn)定位桿可 繞對(duì)應(yīng)下滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)及固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述水箱包括第 一水箱和第二水箱，第一水箱和第二水箱分別均包含加熱管和溫度傳感器，其中第一水箱 中還包含液位傳感器，加熱管通過(guò)控制器控制，溫度傳感器和液位傳感器與控制器連接。所 述第一水箱與水箱出水管連接，第二水箱設(shè)有與總出水管連接的水箱進(jìn)水管，水箱進(jìn)水管 上設(shè)有閥門(mén)，閥門(mén)通過(guò)電機(jī)與控制器連接，第一水箱和第二水箱之間設(shè)有水泵，水泵通過(guò)第 五電機(jī)與控制器連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水庫(kù)水溫初始分層模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述第二水箱設(shè) 有溢流口。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK104047260SQ201410228854
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】陳輝, 董壯, 郭帥杰, 梅家鵬 申請(qǐng)人:河海大學(xué)