一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置。所述一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置包括儲(chǔ)水槽、水箱、水泵、模擬明渠和回水槽，所述儲(chǔ)水槽的進(jìn)水口與回水槽的出水口通過(guò)回水管連通，所述水箱設(shè)置在儲(chǔ)水槽的上方，水箱的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管與儲(chǔ)水槽的出水口連通，水泵設(shè)置在進(jìn)水管上，水箱的出水口通過(guò)下傾式出水管與模擬明渠連通，在下傾式水管內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)水流量的弧形擋門，模擬明渠的出水口通向回水槽，在模擬明渠內(nèi)從進(jìn)水口向出水口依次設(shè)有水流速測(cè)定裝置和用于放置原型基石的頂樣裝置。該裝置能夠在明渠條件下產(chǎn)生高速水流，可以對(duì)原型基巖進(jìn)行高速水流條件下的沖刷試驗(yàn)，從而得到基巖起動(dòng)抗沖流速以及基巖沖刷率等數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水利工程實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]基巖沖刷問(wèn)題一直是水利工程界一個(gè)尚未解決的難題，其影響因素眾多，物理過(guò)程復(fù)雜，涉及到流體力學(xué)、固體力學(xué)、巖石力學(xué)以及工程水文地質(zhì)等多種學(xué)科。未襯砌導(dǎo)流明渠沖刷，溢洪道、泄洪洞沖刷等涉及的關(guān)鍵問(wèn)題都是基巖沖刷。就近七、八十年的研宄成果看，盡管基巖沖刷問(wèn)題已經(jīng)有了一些相關(guān)的研宄，但是各家分析問(wèn)題的觀點(diǎn)都不盡相同，方法也存在這樣那樣的缺陷和局限性，目前仍沒(méi)有一套成熟的理論分析方法和統(tǒng)一的模擬手段，對(duì)基巖沖刷的研宄仍處于探索階段。工程師對(duì)導(dǎo)流基巖是否襯砌沒(méi)有確切明晰的計(jì)算公式和理論，對(duì)沖刷危害的評(píng)估仍舊主要依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和工程類比。由于缺乏這一方面的研宄，一些巖質(zhì)條件較好，本不需要加固的基巖卻采取了大量的加固襯砌措施，浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，卻得不到很好的工程效果。另一方面，如果基巖確實(shí)存在遭受嚴(yán)重沖刷的可能性，就可能導(dǎo)致施工期間安全事故，威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著我國(guó)水利建設(shè)除險(xiǎn)加固工程的深入，對(duì)基巖沖刷問(wèn)題的研宄，已經(jīng)成為一個(gè)緊迫而必要的科研課題。
[0003]基巖河床沖刷十分復(fù)雜，從沖刷的過(guò)程、沖刷分類到?jīng)_刷機(jī)理，都存在著許多尚未解決的難題，目前還沒(méi)有一種完善的方法能夠很好的解決基巖沖刷問(wèn)題。已有的研宄主要可以分為理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)三個(gè)方面。
[0004]理論分析方面，關(guān)于基巖沖刷破壞的機(jī)制，現(xiàn)己普遍接受的觀點(diǎn)是，巖縫中的脈動(dòng)壓力及其傳播是造成基巖破壞的兩個(gè)主要原因。一般把破壞機(jī)理表述為3個(gè)過(guò)程:第一，巖石解體，河床基巖在挑流水舌的動(dòng)水壓力下沿節(jié)理裂隙或節(jié)理面水力斷裂；第二，巖石的出穴，當(dāng)巖塊上瞬時(shí)上舉力大于巖塊在水中的自重和巖塊間的咬合力時(shí)，巖塊則在座穴內(nèi)晃動(dòng)，最后出穴；第三，球磨成坑，隨巖塊的拔出，沖坑開(kāi)始形成，同時(shí)出穴的巖塊在坑內(nèi)旋滾下碰撞、破碎，最后沖出坑外沉積，沖坑范圍則迅速增大。國(guó)外還有學(xué)者把水荷載作用下的巖體破壞機(jī)理表述為三個(gè)過(guò)程:磨蝕(球磨)、完整巖石裂隙化、單個(gè)巖塊的移動(dòng)。數(shù)值模擬方面，現(xiàn)有的基巖沖刷模型一般是對(duì)常規(guī)的河流泥沙模型加入基巖沖刷控制方程，進(jìn)行一些改進(jìn)。通過(guò)引入河道床面抗沖條件，結(jié)合基巖破壞機(jī)理和水沙動(dòng)力學(xué)特性，運(yùn)用已有的水動(dòng)力學(xué)模型與河床輔助控制方程，對(duì)破碎基巖為主的非沙質(zhì)河流沖刷進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。在基巖模型試驗(yàn)研宄方面，國(guó)外以概化水槽模型試驗(yàn)居多。國(guó)內(nèi)也有大量相關(guān)的模型試驗(yàn)研宄。南京水利科學(xué)研宄院通過(guò)采用松散碎石、松散節(jié)理塊、放大巖塊及加大巖塊容重等模擬方法對(duì)石門拱壩下游巖石河床沖刷進(jìn)行模擬研宄，得出用加大巖塊容重方法能較好地模擬原型的沖刷過(guò)程。湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研宄總院通過(guò)對(duì)比分析江埡溢流壩歷次巖石沖刷的模型試驗(yàn)成果及國(guó)內(nèi)其他一些工程的原、模型資料，認(rèn)為采用抗沖流速或巖塊粒徑放大的模擬方法比單純按巖塊粒徑幾何尺寸縮小模擬更接近實(shí)際。
[0005]整體而言，工程實(shí)際情況多變、復(fù)雜，不可能簡(jiǎn)單的用理論沖刷公式來(lái)描述，因此，現(xiàn)有的理論分析方法更多的是一種定性的研宄，在工程實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題。而對(duì)于數(shù)值模擬研宄，現(xiàn)階段采用平面二維水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型模擬寬淺河道散粒體泥沙運(yùn)移問(wèn)題的應(yīng)用較為成熟，但對(duì)于河床以基巖或破碎基巖為主的非沙質(zhì)河床的數(shù)值模擬還有待提高。模型試驗(yàn)是研宄基巖河床沖刷的重要手段之一，特別對(duì)一些三維性較強(qiáng)的問(wèn)題，理論計(jì)算困難很大，通過(guò)模型試驗(yàn)的方法進(jìn)行觀測(cè)更為有效。利用模型試驗(yàn)預(yù)測(cè)沖刷的位置、形狀和深度是經(jīng)常采用的方法。
[0006]在基巖模型試驗(yàn)研宄中，一個(gè)最重要的變量就是確定基巖的抗沖流速，從而選取模型沖料的當(dāng)量粒徑。而基巖抗沖流速影響因素眾多，不同種類的巖石其抗沖特性不同，目前對(duì)基巖抗沖流速值的確定仍舊主要依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和工程類比，抗沖流速值的確定缺少直接的原型基巖起動(dòng)抗沖流速試驗(yàn)來(lái)支持。而原型基巖的起動(dòng)沖刷試驗(yàn)本身具有較大的難度，一方面，在原型河道中，河床基巖與河床的沙卵石不同，起動(dòng)抗沖流速較大，一般達(dá)到2m/s以上，要進(jìn)行基巖起動(dòng)抗沖流速試驗(yàn)或者是沖刷試驗(yàn)，需要試驗(yàn)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生2m/s以上的高速水流；另一方面，基巖試樣的選取、安置、調(diào)整需要專門的設(shè)計(jì)。目前針對(duì)基巖沖刷模型試驗(yàn)的裝置幾乎沒(méi)有。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的即是為了解決基巖沖刷試驗(yàn)中遇到的困難之處，提出一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)在明渠高速水流條件下，進(jìn)行基巖的各類沖刷試驗(yàn)，為基巖沖刷研宄提供有效的技術(shù)支持。
[0008]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案:所述一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:該試驗(yàn)裝置包括儲(chǔ)水槽、水箱、水泵、模擬明渠和回水槽，所述儲(chǔ)水槽的進(jìn)水口與回水槽的出水口通過(guò)回水管連通，所述水箱設(shè)置在儲(chǔ)水槽的上方，水箱的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管與儲(chǔ)水槽的出水口連通，水泵設(shè)置在進(jìn)水管上，水箱的出水口通過(guò)下傾式出水管與模擬明渠連通，在下傾式水管內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)水流量的弧形擋門，模擬明渠的出水口通向回水槽，在模擬明渠內(nèi)從進(jìn)水口向出水口依次設(shè)有水流速測(cè)定裝置和用于放置原型基石的頂樣裝置，頂樣裝置固定置于模擬明渠底部，且固定置于頂樣裝置內(nèi)的原型基石與模擬明渠的底面平齊。
[0009]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:在水箱內(nèi)設(shè)有水位調(diào)節(jié)裝置，所述水位調(diào)節(jié)裝置是由固定在水箱底部的中空狀固定圓筒、嵌設(shè)在固定圓筒內(nèi)的中空狀升降圓筒和升降電機(jī)組成，在固定圓筒底部設(shè)有溢水口，其溢水口正對(duì)儲(chǔ)水槽的槽口，所述升降圓筒與固定圓筒密封套接，升降電機(jī)置于水箱外，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與升降圓筒的控制端連接，控制升降圓筒沿著固定圓筒的內(nèi)壁上下移動(dòng)，在升降圓筒的頂部設(shè)有溢水槽，溢水槽底部為空心狀，直接通向固定圓筒的溢水口。
[0010]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述弧形擋門置于下傾式出水管內(nèi)，其控制把手置于水管外，并通過(guò)控制手柄調(diào)節(jié)弧形擋門的開(kāi)合。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:在模擬明渠上還設(shè)有攝像系統(tǒng)，所述攝像系統(tǒng)的攝像頭正對(duì)頂樣裝置。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述頂樣裝置包括方形或圓柱形卡槽外殼，在卡槽外殼內(nèi)設(shè)有卡槽，在卡槽內(nèi)設(shè)有橡膠活塞，橡膠活塞通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓固定在卡槽的底部，并在調(diào)節(jié)螺栓的作用下沿著卡槽上下移動(dòng)，在卡槽外殼的底部設(shè)有螺栓控制手柄。
[0013]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由升降纜繩和升降滑輪組成。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:
[0015](I)本實(shí)用新型設(shè)有循環(huán)水系統(tǒng)，并在水庫(kù)循環(huán)系統(tǒng)高處設(shè)有水箱，通過(guò)水泵將水輸送到高處的水箱內(nèi)，然后再?gòu)母咛幭蛳螺斔退?，產(chǎn)生一個(gè)高速水流，在低處設(shè)有模擬明渠，并在明渠底部放置原型基石，然后通過(guò)高速水流對(duì)原型基石進(jìn)行沖刷試驗(yàn)，從而得到基巖起動(dòng)抗沖流速以及基巖沖刷率等數(shù)據(jù)，為基巖沖刷研宄提供支持，而且沖刷試驗(yàn)后的水再次進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，繼續(xù)使用；
[0016](2)本實(shí)用新型水箱的水位可以隨意調(diào)節(jié)，在水箱內(nèi)設(shè)有套設(shè)在一起的兩個(gè)圓筒，外部的圓筒底部通向循環(huán)水系統(tǒng)，內(nèi)部的圓筒的頂部設(shè)有出水口，其高度可以隨意調(diào)整，通過(guò)該圓筒來(lái)調(diào)節(jié)水箱的水位，不同水位的出水流速也會(huì)不同，可以根據(jù)試驗(yàn)需要的流速來(lái)調(diào)整水箱的水位；
[0017](3)本實(shí)用新型在水箱出水管的位置設(shè)有弧形擋門，可以控制出水的處的水位高度，可以很方便的調(diào)節(jié)出水管的水流速度；
[0018](4)本實(shí)用新型在模擬明渠路段還設(shè)有流速測(cè)定裝置和攝像系統(tǒng)，流速測(cè)定裝置可以對(duì)明渠試驗(yàn)段斷面流速進(jìn)行觀測(cè)；攝像系統(tǒng)可以對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中基巖沖刷過(guò)程進(jìn)行攝像記錄，可以為整個(gè)試驗(yàn)提供更多的試驗(yàn)素材；
[0019](5)本實(shí)用新型的原型基石是通過(guò)頂樣裝置安裝在模擬明渠的底部，頂樣裝置為頂部帶有卡槽的立方體形或圓柱形，試驗(yàn)前將基巖試樣放置與其大小一致的卡槽內(nèi)，通過(guò)升降螺桿來(lái)控制橡膠活塞，從而可以調(diào)整試樣在卡槽內(nèi)的高度使其表面與水槽底部齊平，使整個(gè)試驗(yàn)更加方便，并且可以固定住原型基石，不讓其隨意亂動(dòng)，使測(cè)試更加準(zhǔn)確。
[0020]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試方便，可以實(shí)現(xiàn)在明渠高速水流條件下，進(jìn)行基巖的各類沖刷試驗(yàn)，為基巖沖刷研宄提供有效的技術(shù)支持，且整個(gè)試驗(yàn)比較準(zhǔn)確。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是方形頂樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是圓形頂樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中一儲(chǔ)水槽，2—水箱，3—水泵，4一模擬明渠，5—回水槽，6—回水管，7—進(jìn)水管，8—下傾式出水管，9 一頂樣裝置，9-1 一卡槽外殼，9-2—卡槽，9-3—橡膠活塞，9-4 一調(diào)節(jié)螺檢，9_5—螺檢控制手柄，10一水位調(diào)節(jié)裝置，10_1—固定圓筒，10-2一升降圓筒，10~3一升降電機(jī)，10~4一溢水口，10-5—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，10~6一溢水槽，11 一弧形擋門，12一攝像系統(tǒng)，13—水流速測(cè)定裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案清楚、完整地描述。如圖1中所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，包括儲(chǔ)水槽1、水箱2、水泵3、模擬明渠4和回水槽5，所述儲(chǔ)水槽I和回水槽5可以為兩個(gè)大小相同的敞口式水池，儲(chǔ)水槽I的進(jìn)水口與回水槽5出水口通過(guò)回水管6連通，可以保證試驗(yàn)過(guò)程中水流的循環(huán)使用；所述水箱通過(guò)鋼鐵打造，底部通過(guò)鋼筋混凝土固定，所述水箱2設(shè)置在儲(chǔ)水槽I的上方高處的位置，水箱2的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管7與儲(chǔ)水槽I的出水口連通；所述水泵3高揚(yáng)程潛水泵，可以根據(jù)試驗(yàn)需要配置泵的功率和揚(yáng)程，水泵3設(shè)置在進(jìn)水管7上，在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)水泵3將儲(chǔ)水槽I內(nèi)的水抽到高處的水箱2中，確保流入模擬明渠4內(nèi)的水源是從高處流下，增加水流的速度，水箱2中水頭高度與明渠試驗(yàn)段水頭高度差最大為6m。模擬明渠4的高度低于水箱2的出水口，模擬明渠4的進(jìn)水口通過(guò)下傾式出水管8與水箱2的出水口連通，模擬明渠4的出水口通向回水槽5，可以使整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的水回收到回水槽4內(nèi)，再通過(guò)回水管6返回到儲(chǔ)水槽I內(nèi)，可以使整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的水循環(huán)使用，不造成浪費(fèi)，為了控制下傾式出水管8出的流速，在該水管內(nèi)設(shè)有可以隨意調(diào)節(jié)的弧形擋門11，弧形擋板11的控制把手設(shè)置在水管外壁，通過(guò)控制把手來(lái)調(diào)節(jié)弧形擋板11的開(kāi)關(guān)以及關(guān)閉的范圍，從而控制下傾式水管8處水流速度。
[0027]如圖1所示本實(shí)用新型為了方便計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)和收集試驗(yàn)資料，在模擬明渠4內(nèi)從進(jìn)水口向出水口依次設(shè)有水流速測(cè)定裝置13、用于放置原型基石的頂樣裝置9和攝像系統(tǒng)12，所述水流速測(cè)定裝置13可以由ADV或PIV構(gòu)成，對(duì)明渠試驗(yàn)段斷面流速進(jìn)行觀測(cè)；如圖3和圖4所示，所述頂樣裝置9包括方形或圓柱形卡槽外殼9-1，在卡槽外殼內(nèi)設(shè)有卡槽
9-2，卡槽外殼9-1固定置于模擬明渠4的底部，在模擬明渠4的底面開(kāi)設(shè)有與卡槽外口9-1槽口大小相同的開(kāi)口，卡槽外殼9-1的槽口與模擬明渠4的底面平齊，在卡槽9-2內(nèi)設(shè)有橡膠活塞9-3，橡膠活塞9-3通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓9-4固定在卡槽9-2的底部，并在調(diào)節(jié)螺栓9_4的作用下沿著卡槽9-2上下移動(dòng)，在卡槽外殼9-1的底部設(shè)有螺栓控制手柄9-5，試驗(yàn)時(shí)，將采集的原型基石置于卡槽9-2內(nèi)，并通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓9-4來(lái)調(diào)節(jié)橡膠活塞9-3的高度，從而調(diào)節(jié)原型基石的高度，確保原型基石與模擬明渠4的底面平齊。所述攝像系統(tǒng)由高清粒子攝像機(jī)構(gòu)成，其攝像頭正對(duì)頂樣裝置9，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中基巖沖刷過(guò)程進(jìn)行攝像記錄。
[0028]如圖1所示，在水箱2內(nèi)設(shè)有水位調(diào)節(jié)裝置10，所述水位調(diào)節(jié)裝置10是由固定在水箱2底部的中空狀固定圓筒10-1、嵌設(shè)在固定圓筒10-1內(nèi)的中空狀升降圓筒10-2和升降電機(jī)10-3組成，在固定圓筒10-1底部設(shè)有溢水口 10-4，其溢水口 10-4正對(duì)儲(chǔ)水槽I的槽口，所述升降圓筒10-2與固定圓筒10-1密封套接，水不會(huì)從升降圓筒10-2與固定圓筒
10-1之間漏出。所述升降電機(jī)10-3置于水箱2外，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10-5與升降圓筒10-2的控制端連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10-5是由升降纜繩和升降輪組成，升降滑輪置于箱體外，升降纜繩采用防水繩，一端卷設(shè)在升降輪上，另一端固定在升降圓筒10-2，在升降電機(jī)10-3的控制下升降輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)收緊或放松升降纜繩來(lái)控制升降圓筒10-2沿著固定圓筒10-1的內(nèi)壁上下移動(dòng)。在升降圓筒10-2的頂部設(shè)有溢水槽10-6，溢水槽10-6底部為空心狀當(dāng)水箱2內(nèi)的水位高于升降圓筒10-2的溢水槽10-6時(shí)，便會(huì)通過(guò)溢水槽10-6中空部分流入升降圓筒10-2內(nèi)，然后再流向固定圓筒10-1內(nèi)，最后通過(guò)固定圓筒10-1底部的溢水口 10-4流向儲(chǔ)水槽I內(nèi)，可以將水箱2內(nèi)多余的水也回收到儲(chǔ)水槽I內(nèi)。水位調(diào)節(jié)裝置10主要是調(diào)整水箱中的水位高度，從而達(dá)到調(diào)整明渠試驗(yàn)段的流速大小的目的。
[0029]本實(shí)用新型其中一個(gè)實(shí)施例的具體操作流程如下:
[0030](I)試驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)模擬明渠4的流速大小進(jìn)行率定，確定高水頭水箱2中水位以及弧形擋門11開(kāi)度與試驗(yàn)段流速大小關(guān)系曲線；
[0031](2)將原型基巖試樣拍照稱重，并將其放置頂樣裝置9內(nèi)，并通過(guò)卡槽將其卡主，然后通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓9-4來(lái)控制橡膠活塞，調(diào)整試樣在卡槽內(nèi)的高度使其表面與模擬明渠4的底部齊平；
[0032](3)根據(jù)步驟(I)中測(cè)定的高水頭水箱中水位以及弧形擋門開(kāi)度與試驗(yàn)段流速大小關(guān)系曲線，按設(shè)計(jì)的試驗(yàn)組次流速大小確定高水頭水箱水位高度及弧形擋門開(kāi)度，使明渠試驗(yàn)段中產(chǎn)生試驗(yàn)設(shè)計(jì)的流速大??；
[0033](4)通過(guò)水流速測(cè)定裝置13對(duì)試驗(yàn)中的模擬明渠4中流速大小進(jìn)行復(fù)準(zhǔn)校核；
[0034](5)通過(guò)攝像系統(tǒng)12對(duì)基巖沖刷過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)；
[0035](6)試驗(yàn)結(jié)束后再將頂樣裝置9中的基巖試樣取出拍照稱重，得到試驗(yàn)過(guò)程中的基巖沖刷數(shù)據(jù)。
[0036]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:該試驗(yàn)裝置包括儲(chǔ)水槽水箱(2^水泵(3^模擬明渠(4)和回水槽(5),所述儲(chǔ)水槽(1)的進(jìn)水口與回水槽(5)的出水口通過(guò)回水管(6)連通，所述水箱(2)設(shè)置在儲(chǔ)水槽(1)的上方，水箱(2)的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管⑵與儲(chǔ)水槽⑴的出水口連通，水泵⑶設(shè)置在進(jìn)水管⑵上，水箱⑵的出水口通過(guò)下傾式出水管(8)與模擬明渠(4)連通，在下傾式水管(8)內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)水流量的弧形擋門(11),所述模擬明渠(4)的出水口通向回水槽(5),在模擬明渠(4)內(nèi)從進(jìn)水口向出水口依次設(shè)有水流速測(cè)定裝置(13)和用于放置原型基石的頂樣裝置(9),頂樣裝置(9)固定置于模擬明渠(4)底部，且固定置于頂樣裝置(9)內(nèi)的原型基石與模擬明渠(4)的底面平齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:在水箱(2)內(nèi)設(shè)有水位調(diào)節(jié)裝置(10),所述水位調(diào)節(jié)裝置(10)是由固定在水箱(2)底部的中空狀固定圓筒(10-1)、嵌設(shè)在固定圓筒(10-1)內(nèi)的中空狀升降圓筒(10-2)和升降電機(jī)(10-3)組成，在固定圓筒(10-1)底部設(shè)有溢水口(10-4),其溢水口(10-4)正對(duì)儲(chǔ)水槽⑴的槽口，所述升降圓筒(10-2)與固定圓筒(10-1)密封套接，升降電機(jī)(10-3)置于水箱⑵外，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(10-5)與升降圓筒(10-2)的控制端連接，控制升降圓筒(10-2)沿著固定圓筒(10-1)的內(nèi)壁上下移動(dòng)，在升降圓筒(10-2)的頂部設(shè)有溢水槽(10-6),溢水槽(10-6)底部為空心狀，直接通向固定圓筒(10-1)的溢水口(10-41
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述弧形擋門(11)置于下傾式出水管(8)內(nèi)，其控制把手置于水管外，并通過(guò)控制手柄調(diào)節(jié)弧形擋門(11)的開(kāi)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:在模擬明渠(4)上還設(shè)有攝像系統(tǒng)(12),所述攝像系統(tǒng)(12)的攝像頭正對(duì)頂樣裝置(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述頂樣裝置(9)包括方形或圓柱形卡槽外殼(9-1),在卡槽外殼(9-1)內(nèi)設(shè)有卡槽(9-2),在卡槽(9-2)內(nèi)設(shè)有橡膠活塞(9-3),橡膠活塞(9-3)通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓(9-4)固定在卡槽(9-2)的底部，并在調(diào)節(jié)螺栓(9-4)的作用下沿著卡槽(9-2)上下移動(dòng)，在卡槽外殼(9-1)的底部設(shè)有螺栓控制手柄(9-5)0
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種明渠基巖沖刷模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(10-5)是由升降纜繩和升降滑輪組成。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK204238170SQ201420731666
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】李志晶, 金中武, 李大志, 黃建成, 陳義武, 周銀軍, 王軍, 劉小斌 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院