水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程類學科科學研究試驗裝置技術領域，特別是涉及到一種水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用。
【背景技術】
[0002]目前的水利工程科研工作中，由于水利工程的空間尺度較大，各種地形由于受到條件限制，模擬難度大，到目前為止，水利工程方面的試驗裝置比較鮮見。傳統(tǒng)的科研手段一般都采用水泥、磚石等材料按相似準則修砌建筑物模型，在試驗結束后再進行拆除。這種方式一方面造成了材料和人力資源的大量浪費，另一方面又因為建立試驗模型的時間，無形中增加了試驗的時間成本，降低了科研工作的效率。現(xiàn)有技術中缺乏結構簡單、實現(xiàn)方便、成本低、使用操作方便、實用性強的能夠形象直觀揭示各種河道、各種坡度下，如何實現(xiàn)堰、閘擋水及泄水水工建筑物的泄流量測定、消能方式的確定等水利工程方面的試驗裝置。
[0003]在學生的水利工程創(chuàng)新性試驗中，也需要既便于制作又便于操作，直觀、形象、生動的試驗裝置，通過試驗裝置的演示，使學生深刻理解理論知識，開闊學生視野，啟發(fā)學生創(chuàng)新思維能力，進而取得良好的學習和技術創(chuàng)新的效果。
[0004]因此現(xiàn)有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用，用來解決現(xiàn)有技術中缺乏結構簡單、實現(xiàn)方便且成本低、使用操作方便、實用性強的能夠形象、直觀揭示各種河道、各種坡度下，如何實現(xiàn)堰、閘擋水及泄水水工建筑物的泄流量測定、消能方式的確定等水利工程方面的試驗裝置，從而進行水利工程科研工作或者學生的創(chuàng)新性試驗的技術問題。
[0006]水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:包括固定三角支架、轉動式三角支架、供水箱、穩(wěn)水板、水槽、移動擋板、水面線調節(jié)擋板、上游水位測針、回水口、蓄水箱、三角堰回水口、三角堰穩(wěn)水板、流量水位探測管、三角堰、坡度調節(jié)器、水栗、供水管、流量調節(jié)閥、排水管、排水閥，所述固定三角支架通過軸承與轉動式三角支架連接;所述供水箱與轉動式三角支架的上部固定連接;所述穩(wěn)水板上設置有均勻分布的通孔，穩(wěn)水板與供水箱的內側壁固定連接并且穩(wěn)水板與供水箱的內底面平行設置;所述水槽的一端與供水箱固定連接，水槽的另一端與坡度調節(jié)器連接，水槽的內部設置有移動擋板、水面線調節(jié)擋板和上游水位測針，水槽的底部設置有回水口 ；所述移動擋板為彈性板，移動擋板的兩端與水槽的兩端一一對應活動連接;所述水面線調節(jié)擋板的一端與水槽的內底部連接，水面線調節(jié)擋板的另一端通過定滑輪與水槽的內側壁連接;所述上游水位測針與水槽的內側壁活動連接;所述蓄水箱安裝在水槽的下部，蓄水箱為雙層結構，蓄水箱的第一層內部依次設置有三角堰穩(wěn)水板、流量水位探測管、三角堰和三角堰回水口，蓄水箱的第一層與第二層之間通過三角堰回水口連通，蓄水箱的第二層內部設置有水栗;所述三角堰穩(wěn)水板上設置有均勻分布的通孔;所述流量水位探測管通過軟管與蓄水箱的第一層內底部連接，流量水位探測管的內部設置有水位測針;所述坡度調節(jié)器通過支架固定安裝在蓄水箱的一端，坡度調節(jié)器通過鉸鏈與水槽連接;所述水栗通過供水管與供水箱連接;所述供水管上設置有流量調節(jié)閥;所述排水管的一端與供水箱連接，排水管的另一端與蓄水箱的第二層連接，排水管上設置有排水閥。
[0007]所述固定三角支架的底部設置有4個調節(jié)旋鈕。
[0008]所述供水管和排水管均為彈性管。
[0009]所述三角堰回水口的下部設置有回水擋板。
[0010]水利工程多維調節(jié)試驗平臺的應用，其特征是:應用于河道河岸的局部抗沖變形試驗;渠道的正坡試驗及渠道的逆坡試驗；局部河床的抗沖試驗;溢流堰的流量系數(shù)的測定和泄水建筑物的消能試驗。
[0011]通過上述設計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果:
[0012]1.本發(fā)明可以通過改變具有彈性的移動擋板的形狀和鋪設沙石等手段，模擬局部河道的水流流態(tài)、不同糙率河道的水流流態(tài)，開展河道演變及河道糙率系數(shù)研究。
[0013]2.本發(fā)明可以通過改變具有彈性的移動擋板的位置改變渠寬、鋪設不同建筑材料、加設多種交叉水工建筑物等手段，模擬渠道水流流態(tài)，開展渠道糙率系數(shù)研究，為工程設計選用糙率系數(shù)提供依據。
[0014]3.本發(fā)明能夠實現(xiàn)堰、閘擋水及泄水水工建筑物的流量系數(shù)的測定、消能方式的確定并對堰、閘結構以及布置位置進行優(yōu)化，對其上下游水流流態(tài)的觀察及評價，有利于河道兩岸岸坡的穩(wěn)定評估。
[0015]4.本發(fā)明利用水槽的變坡功能，可以模擬不同坡比河道的水面曲線及其銜接形式，借此評價河道底部的局部沖涮情況。
[0016]5.由于渠道的設計與實際的施工存在很大的差別，所以在渠道斷面設定后，利用本發(fā)明中的變坡水槽可以模擬渠道的最優(yōu)坡比，以保證設計最優(yōu)渠道斷面。
[0017]6.本發(fā)明可以應用于學生的創(chuàng)新性試驗以及多種水利工程科研試驗。
[0018]7.本發(fā)明通過推動具有彈性的移動擋板，可以模擬各種寬度、各種形狀的河道;固定三角支架和坡度調節(jié)器配合使用，能夠模擬正坡或逆坡條件下的不同坡比河道，一個試驗裝置即可完成多種試驗，免去了模型建立和拆除的過程，操作簡單，有效降低了時間成本、人力資源成本以及材料成本，具有極高的經濟效益和社會效益。
[0019]8.本發(fā)明尤其適合進行對比試驗，使用同一個試驗裝置，只改變一個條件，保持其他試驗條件不變，得到的試驗數(shù)據進行對比，可靠性更高。
【附圖說明】
[0020]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明:
[0021]圖1為本發(fā)明水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用的試驗平臺結構示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用的試驗平臺俯視結構示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用的試驗平臺側視結構示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用的試驗平臺A-A方向的剖視結構示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用的試驗平臺B-B方向的剖視結構示意圖。
[0026]圖中，卜固定三角支架、2_轉動式三角支架、3-供水箱、4-穩(wěn)水板、5-水槽、6_移動擋板、7-水面線調節(jié)擋板、8-上游水位測針、9-回水口、蓄水箱10、11_三角堰回水口、12-三角堰穩(wěn)水板、13-流量水位探測管、14-三角堰、15-坡度調節(jié)器、16-水栗、17-供水管、18-流量調節(jié)閥、19-排水管、20-排水閥、21-調節(jié)旋鈕、22-回水擋板。
【具體實施方式】
[0027]如圖所示，水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:包括固定三角支架1、轉動式三角支架2、供水箱3、穩(wěn)水板4、水槽5、移動擋板6、水面線調節(jié)擋板7、上游水位測針8、回水口9、蓄水箱1、三角堰回水口 11、三角堰穩(wěn)水板12、流量水位探測管13、三角堰14、坡度調節(jié)器
15、水栗16、供水管17、流量調節(jié)閥18、排水管19、排水閥20，所述固定三角支架I通過軸承與轉動式三角支架2連接;所述供水箱3與轉動式三角支架2的上部固定連接;所述穩(wěn)水板4上設置有均勻分布的通孔，穩(wěn)水板4與供水箱3的內側壁固定連接并且穩(wěn)水板4與供水箱3的內底面平行設置;所述水槽5的一端與供水箱3固定連接，水槽5的另一端與坡度調節(jié)器15連接，水槽5的內部設置有移動擋板6、水面線調節(jié)擋板7和上游水位測針8，水槽5的底部設置有回水口 9;所述移動擋板6為彈性板，移動擋板6的兩端與水槽5的兩端一一對應活動連接；所述水面線調節(jié)擋板7的一端與水槽5的內底部連接，水面線調節(jié)擋板7的另一端通過定滑輪與水槽5的內側壁連接;所述上游水位測針8與水槽5的內側壁活動連接;所述蓄水箱10安裝在水槽5的下部，蓄水箱10為雙層結構，蓄水箱10的第一層內部依次設置有三角堰穩(wěn)水板12、流量水位探測管13、三角堰14和三角堰回水口 11，蓄水箱10的第一層與第二層之間通過三角堰回水口 11連通，蓄水箱10的第二層內部設置有水栗16;所述三角堰穩(wěn)水板12上設置有均勻分布的通孔;所述流量水位探測管13通過軟管與蓄水箱10的第一層內底部連接，流量水位探測管13的內部設置有水位測針;所述坡度調節(jié)器15通過支架固定安裝在蓄水箱10的一端，坡度調節(jié)器15通過鉸鏈與水槽5連接;所述水栗16通過供水管17與供水箱3連接;所述供水管17上設置有流量調節(jié)閥18;所述排水管19的一端與供水箱3連接，排水管19的另一端與蓄水箱10的第二層連接，排水管19上設置有排水閥20。
[0028]所述固定三角支架I的底部設置有4個調節(jié)旋鈕21。
[0029]所述供水管17和排水管19均為彈性管。
[0030]所述三角堰回水口 11的下部設置有回水擋板22。
[0031]水利工程多維調節(jié)試驗平臺的應用，其特征是:應用于河道河岸的局部抗沖變形試驗;渠道的正坡試驗及渠道的逆坡試驗；局部河床的抗沖試驗;溢流堰的流量系數(shù)的測定和泄水建筑物的消能試驗。
[0032]供水箱3、水栗16、供水管17組成供水系統(tǒng)，接通電源，水栗16啟動，水流經供水管17到達供水箱3，供水系統(tǒng)的流量控制由供水管17上安裝的流量調節(jié)閥18控制。
[0033]來自供水管17的水流是高壓高速水流，水流的沖擊力較大，不利于水槽5的正常工作。在供水箱3內安裝有高壓高速水流消能設施穩(wěn)水板4，它可以把高壓高速水流變成較平穩(wěn)水流以利于水槽工作部位的正常工作。穩(wěn)水板4由多級孔板構成，板的大小，板上孔徑的直徑根據設計流量的大小來設定。
[0034]水槽5內設置有移動擋板6和回水口9，根據實際工作需要，移動擋板6可以組成不同寬度的工作水槽。工作時，水流由供水箱3進入，在由移動擋板6組成的工作水槽內演示水流流態(tài)、水流特性。水流流過三角堰14。三角堰14的水位由流量水位探測管13內設置的水位測針測得。流量水位探測管13內設置的水位測針位于量水堰口上游，安裝部位應位于距離量水堰口3?4倍的堰上水頭部位，目的也是為了增加流量水位探測管13內設置的水位測針的測量精度。最后水流經三角堰回水口 11流入蓄水箱10內的流量測量系統(tǒng)。
[0035]水面線調節(jié)擋板7逆時針轉動，與水平面的夾角為0°?90°，水面線調節(jié)擋板7的調節(jié)高度最大為水槽5的設計高度。
[0036]坡度調節(jié)器15順時針轉動，帶動水槽5、供水箱3和轉動式三角支架2以軸承為轉動軸轉動，變?yōu)檎?坡度調節(jié)器15逆時針轉動，帶動水槽5、供水箱3和轉動式三角支架2以軸承為轉動軸轉動，變?yōu)槟嫫隆?br>[0037]流量測量系統(tǒng)由三角堰穩(wěn)水板12、流量水位探測管13、三角堰14和三角堰回水口11組成?；厮?9將來自水槽工作部位的水流引入蓄水箱10，經三角堰穩(wěn)水板12穩(wěn)定后，水流變得較為平穩(wěn)，這樣可以增加流量水位探測管13內水位測針的測量精度。流量水位探測管13的底面通過與蓄水箱10的水體相連，流量水位探測管13內的液面與三角堰14處的液面齊平。最后水流通過三角堰回水口 11回到蓄水箱10的下層。
[0038]排水管19、排水閥20用于在水栗16停止運行后，放出供水箱3中剩余的水。固定三角支架I的底部設置的4個調節(jié)旋鈕21，用來調整固定三角支架I的底部平衡和穩(wěn)定。
[0039]水利工程多維調節(jié)試驗平臺的應用，其特征是:應用于河道河岸的局部抗沖變形試驗;渠道的正坡試驗及渠道的逆坡試驗；局部河床的抗沖試驗;溢流堰的流量系數(shù)的測定和泄水建筑物的消能試驗。
【主權項】
1.水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:包括固定三角支架(I)、轉動式三角支架(2)、供水箱(3)、穩(wěn)水板(4)、水槽(5)、移動擋板(6)、水面線調節(jié)擋板(7)、上游水位測針(8)、回水口(9)、蓄水箱(10)、三角堰回水口(11)、三角堰穩(wěn)水板(12)、流量水位探測管(13)、三角堰(14)、坡度調節(jié)器(15)、水栗(16)、供水管(17)、流量調節(jié)閥(18)、排水管(19)、排水閥(20)，所述固定三角支架(I)通過軸承與轉動式三角支架(2)連接;所述供水箱(3)與轉動式三角支架(2)的上部固定連接;所述穩(wěn)水板(4)上設置有均勻分布的通孔，穩(wěn)水板(4)與供水箱(3)的內側壁固定連接并且穩(wěn)水板(4)與供水箱(3)的內底面平行設置;所述水槽(5)的一端與供水箱(3)固定連接，水槽(5)的另一端與坡度調節(jié)器(15)連接，水槽(5)的內部設置有移動擋板(6)、水面線調節(jié)擋板(7)和上游水位測針(8)，水槽(5)的底部設置有回水口(9);所述移動擋板(6)為彈性板，移動擋板(6)的兩端與水槽(5)的兩端一一對應活動連接;所述水面線調節(jié)擋板(7)的一端與水槽(5)的內底部連接，水面線調節(jié)擋板(7)的另一端通過定滑輪與水槽(5)的內側壁連接;所述上游水位測針(8)與水槽(5)的內側壁活動連接;所述蓄水箱(10)安裝在水槽(5)的下部，蓄水箱(10)為雙層結構，蓄水箱(10)的第一層內部依次設置有三角堰穩(wěn)水板(12)、流量水位探測管(13)、三角堰(14)和三角堰回水口(11)，蓄水箱(10)的第一層與第二層之間通過三角堰回水口(11)連通，蓄水箱(10)的第二層內部設置有水栗(16);所述三角堰穩(wěn)水板(12)上設置有均勻分布的通孔;所述流量水位探測管(13)通過軟管與蓄水箱(10)的第一層內底部連接，流量水位探測管(13)的內部設置有水位測針；所述坡度調節(jié)器(15)通過支架固定安裝在蓄水箱(10)的一端，坡度調節(jié)器(15)通過鉸鏈與水槽(5)連接;所述水栗(16)通過供水管(17)與供水箱(3)連接;所述供水管(17)上設置有流量調節(jié)閥(18);所述排水管(19)的一端與供水箱(3)連接，排水管(19)的另一端與蓄水箱(10)的第二層連接，排水管(19)上設置有排水閥(20)。2.根據權利要求1所述的水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:所述固定三角支架(I)的底部設置有4個調節(jié)旋鈕(21)。3.根據權利要求1所述的水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:所述供水管(17)和排水管(19)均為彈性管。4.根據權利要求1所述的水利工程多維調節(jié)試驗平臺，其特征是:所述三角堰回水口(II)的下部設置有回水擋板(22)。5.水利工程多維調節(jié)試驗平臺的應用，其特征是:應用于河道河岸的局部抗沖變形試驗;渠道的正坡試驗及渠道的逆坡試驗;局部河床的抗沖試驗;溢流堰的流量系數(shù)的測定和泄水建筑物的消能試驗。
【專利摘要】水利工程多維調節(jié)試驗平臺及其應用，屬于水利工程類學科科學研究試驗裝置技術領域，包括固定三角支架、轉動式三角支架、供水箱、穩(wěn)水板、水槽、移動擋板、水面線調節(jié)擋板、上游水位測針、回水口、蓄水箱、三角堰回水口、三角堰穩(wěn)水板、流量水位探測管、三角堰、坡度調節(jié)器、水泵、供水管、流量調節(jié)閥、排水管、排水閥。本發(fā)明能夠實現(xiàn)堰、閘擋水及泄水水工建筑物的流量系數(shù)的測定、消能方式的確定并對堰、閘結構以及布置位置進行優(yōu)化；利用水槽變坡功能，模擬不同坡比河道的水面曲線及其銜接形式；模擬渠道的最優(yōu)坡比，以保證設計最優(yōu)渠道斷面；通過推動彈性移動擋板和鋪設沙石等手段，模擬局部河道的水流流態(tài)、不同糙率河道的水流流態(tài)。
【IPC分類】E02B1/02
【公開號】CN105714730
【申請?zhí)枴緾N201610223299
【發(fā)明人】劉鴻濤, 黃樹友, 宋藝兵, 張錦光, 劉國松, 劉小雷, 高金宇, 郭瑞, 劉江川
【申請人】長春工程學院