用于潮汐河口泥沙物理模型的一種適時加沙系統技術方案

本發明專利技術涉及潮汐河口物理模型開展泥沙沖淤試驗所需的一種加沙設施。所要解決的技術問題是提供的系統能依據潮汐的大小與變化過程適時控制加沙時間與加沙數量，以滿足潮汐河口物理模型的加沙工作的需要。技術方案是：用于潮汐河口泥沙物理模型的一種適時加沙系統，其特征在于該系統包括裝有潛水攪拌器和潛水輸沙泵的拌沙池、安裝在河口模型處的采用計算機控制的模型加沙裝置以及兩端分別連通拌沙池與模型加沙裝置的輸沙管道，輸沙管道上還裝有控制閘閥與調壓裝置。所述的輸沙管道由進水管與回水管組成，其中進水管未端分成二路，一路通過法蘭與控制閘閥接通，另一路與回水管接通。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及潮汐河口物理模型開展泥沙沖淤試驗所需的一種加沙設施。
技術介紹
河口物理模型試驗是河口治理、港航整治以及涉水工程研究的重要手段，泥沙沖淤引起的河口河床地形變化則是動床模型試驗的主要研究對象。為有效地復演潮汐河口的水沙運動現象，河口物理模型應遵循幾何、動態與動力的相似準則。當涉及泥沙運動模擬時，除合理選擇模型沙外，還要求對模型加沙過程與數量進行控制。傳統的方法一般多采用循環方式，在加沙循環管上開設大小不同的孔口，通過人工開閉加沙管上的加沙閥門與調節各孔口的開度來控制模型進口加沙量。這種方法加沙精度差、自動化程度低、費時費力、 人為干擾因素多，而且加沙流量受供水條件影響不易穩定，加沙閥門至模型出沙段易成“盲腸段”而引起堵塞。因此，一般適用于恒定加沙的條件。以錢塘江為代表的潮汐河口，泥沙運動以懸沙為主，有別于一般河流的推移質運動。水體中的含沙量呈非恒定性，常隨潮汐大小、潮汐過程而變化，而且變化快、幅度大。因此，為滿足潮汐河口泥沙運動的相似性，加沙系統必須能隨潮汐水流變化進行非恒定適時加沙，而傳統的加沙方法往往滿足不了上述的試驗要求與控制精度。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服上述
技術介紹
的不足，提供一種加沙系統，該系統能依據潮汐的大小與變化過程適時控制加沙時間與加沙數量，以滿足潮汐河口物理模型的加沙工作的需要。本專利技術采用的技術方案是用于潮汐河口泥沙物理模型的一種適時加沙系統，其特征在于該系統包括裝有潛水攪拌器和潛水輸沙泵的拌沙池、安裝在河口模型處的采用計算機控制的模型加沙裝置以及兩端分別連通拌沙池與模型加沙裝置的輸沙管道，輸沙管道上還裝有控制間閥與調壓直ο所述的輸沙管道由進水管與回水管組成，其中進水管未端分成二路，一路通過法蘭與控制閘閥接通，另一路與回水管接通。所述的調壓裝置中，調壓管豎立安裝且其頂端接通一排氣管，排氣管的頂端裝有一排氣閥以及排氣罩；調壓管上還旁接一豎管，排氣管的底端以及豎管的底端分別通過回路管接通進水管以及拌沙池。所述的模型加沙裝置包括出口端裝有快速開啟堵蓋的加沙管以及支撐加沙管的可調托架。所述控制閘閥通過電纜接通計算機，以實現開啟與關閉進行統一調度和管理。本專利技術的工作原理如下(見圖1)基于循環供沙的原理，先將事先計算的模型沙沙量與水量加入拌沙池，開啟潛水攪拌器攪拌水沙混合物。當攪拌均勻使拌沙池內的含沙量達到目標值后，開啟潛水泵將水沙吸出進入輸沙管道進水管。水沙由進水管流至控制閘閥，當控制間閥開啟時，水沙通過軟管流到模型加沙裝置進入試驗模型，多余水沙經回水管進調壓裝置流回拌沙池。當控制間閥關閉時，水沙經回水管進調壓裝置直接流回拌沙池。 由于控制閘閥開或關、開啟時間的長短將決定泥沙模型試驗何時開始加沙與加沙數量的多少，因此，通過分析潮汐河口試驗水域實測含沙量與潮汐大小、潮汐過程的關系，得到泥沙模型試驗的加沙時間與加沙數量。然后，通過人機對話設定控制軟件的相關數據，利用網絡實時傳輸加沙指令控制閘閥開啟、開啟時間以及關閉。從而，實現了潮汐河口泥沙物理模型加沙工作的自動控制與適時加沙的目的。本專利技術的有益效果是，采用本專利技術對潮汐河口物理模型進行非恒定加沙實現了適時控制，輔以調壓裝置穩壓和穩流作用，保證了模型試驗的加沙精度；而且，在整個加沙過程中從攪拌、輸沙、控制閘閥開關與開啟時間均按預先設定的程序進行控制，完全消除了人為因素的影響，提高了模型加沙的自動化控制程度，大幅度提高了加沙的工作效率，而且顯著降低科研人員的工作強度和工作量。附圖說明圖1是本專利技術的水沙輸移過程基本原理圖。圖2是本專利技術所述加沙系統的結構示意圖。圖3是本專利技術中的調壓裝置的結構示意圖。圖4是本專利技術所述模型加沙裝置中的加沙管的結構示意圖。圖5是本專利技術所述模型加沙裝置中的可調托架的結構示意圖。圖中1拌沙池、2潛水攪拌器、3潛水輸沙泵、4輸沙管道進水管、5輸沙管道回水管、6控制間閥、7模型加沙裝置、8調壓管裝置、9計算機、71加沙管、72可調托架、73快速開啟堵蓋、711加沙出水孔、721半圓形凹槽、722滑桿、723滑套、7M鎖緊螺釘、725支腳、81 調壓管、82排氣管、83排氣閥、84排氣罩。具體實施例方式本專利技術以錢塘江河口模型加沙系統為實施例，說明具體的實施方案。如圖2所示，該系統由拌沙池1、潛水攪拌器2、潛水輸沙泵3、輸沙管道進水管4、 輸沙管道回水管5、控制間閥6、模型加沙裝置7、調壓裝置8、計算機及其控制軟件9等組成。攪拌池1由混凝土制成，用于配制并容置含沙渾水，容量的大小取決于潮汐河口泥沙模型的加沙量，本實施例中攪拌池深2米，直徑3米，容水約14立方米，攪拌池離地面 1米，埋入地面1米，結構為鋼筋混凝土。潛水攪拌器2安裝于攪拌池1的底部，通過驅動潛水攪拌器2使池內的水沙混合物以一定的均速運動，不至于使攪拌池1內的模型沙產生沉降，從而保證了渾水含沙量保持基本恒定。本實施例為盡量減輕噪音影響及可靠性，采用德國產潛水攪拌器(型號 TR21. 145-4)，其攪拌力強，噪聲小，離攪拌器5米的距離時仍有50%的攪拌力，其攪拌方向及高度按要求可調整。潛水輸沙泵3安裝在攪拌池1內，其出口端通過法蘭與輸沙管道中的進水管4連接，其功能是將攪拌池1內水沙混合物輸送到進水管4內。本實施例考慮噪音影響及可靠性，采用德國產潛水泵(型號FA08. 34-1)，該泵最大流量50T/h，揚程20m，可過最大沙粒直徑0. 45mm，滿足最大水沙供給量0. lm3/s，模型沙粒徑0. 2-0. 3mm的使用要求。輸沙管道進水管4的左端與潛水輸沙泵3連接，右端分成二路，一路通過法蘭與控制閘閥6連接，另一路與輸沙管道的回水管5連接。本實施例采用直徑50mm的無縫鋼管， 管道外部除銹上防銹漆，外面用淡藍漆裝飾。回水管5的一端與輸沙管道的進水管4相通，另一端與調壓裝置8中的調壓管81 相通。本實施例采用直徑50mm的無縫鋼管，管道外部除銹上防銹漆，外面用淡藍漆裝飾。控制閘閥6的一端與輸沙管道進水管4相通，另一端(通過軟管)與模型加沙裝置7相通。控制閘閥6通過電纜與計算機9接通，并由計算機9實時控制。本實施例采用常州市遠恒自控閥門有限公司生產的調節型電動閥(型號Z15-24W)，該裝置的輸出扭矩為150N. m，可有效地避免粒徑為0. 2-0. 3mm的塑料沙因進入軸承縫隙而引起閥門卡死的現象。模型加沙裝置7與控制閘閥6通過軟管7-1相連通；該模型加沙裝置由加沙管71、 可調托架72與快速開啟堵蓋73組成，末端(出口端)配有快速開啟堵蓋73，便于快速清理管內沉積物。加沙管71上依據加沙量的大小與加沙位置，等距布置加沙出水孔711。加沙管71架在可調托架72上，置于河口模型的上面。所述的可調托架72設有固定加沙管71的半圓形凹槽721。凹槽721與可上下移動的滑桿722相連。滑桿722置于滑套723內。所述的滑套723上設有鎖緊滑桿722的鎖緊螺釘724，并固定在支腳725上。本實施例中的加沙管道采用直徑25mm的自來水鍍鋅管道，管道上設有直徑為0. 5cm的加沙出水孔，其間距為 IOcm0調壓裝置8與輸沙管道回水管5相連通，由調壓管81、排氣管82、排氣閥83與排氣斗84組成。由于調壓裝置8中的調壓管81與大氣相通，始終保持標準氣壓，從而保證了水本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．用于潮汐河口泥沙物理模型的一種適時加沙系統，其特征在于該系統包括裝有潛水攪拌器（２）和潛水輸沙泵（３）的拌沙池（１）、安裝在河口模型（１０）處的采用計算機控制的模型加沙裝置（７）以及兩端分別連通拌沙池與模型加沙裝置的輸沙管道，輸沙管道上還裝有控制閘閥（６）與調壓裝置（８）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾劍，熊紹隆，潘存鴻，韓海騫，陳剛，
申請(專利權)人：浙江省水利河口研究院，
類型：發明
國別省市：86