CN209836919U - 一种水沙均匀混合涨落潮循环装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，特征在于主要包括蓄水池、蓄水池内部标尺、设置于蓄水池上方的搅拌组件、设置于港池排水口和蓄水池下方的潜水电泵、港池上方的造流装置和内部的造波装置。通过水管管道将港池内造流装置与蓄水池内部潜水电泵连接，启动电泵，港池内造流装置排出固定悬沙浓度浑水，开始模拟涨潮，其流量通过蓄水池内标尺得出；通过水管管道将港池排水口处的潜水电泵与蓄水池连接，启动电泵，港池内固定浓度的浑水回收到港池内，开始模拟退潮，其流量通过蓄水池内标尺得出。通过水管管道上的阀门可控制流量大小，实现在规定时间内控制涨、落潮潮差大小。涨、落潮浑水在蓄水池中循环，保证悬沙浓度在试验过程中固定。
Description
技术领域
本实用新型涉及潮流泥沙模拟物理模型试验技术领域，尤其涉及一种水沙均匀混合涨落潮循环装置。
背景技术
潮流泥沙模拟物理模型试验是根据水流和泥沙运动的力学规律，将原型按满足一定相似条件或相似准则缩制成实验室规模的模型，模拟自然界物质运动和变化规律，以推测原型中可能发生的现象。潮流泥沙模拟物理模型试验研究意义在于模拟波浪、潮流、潮汐对河口与海岸地区动力作用机制，包括海岸的侵蚀与淤积、潮滩地貌演变过程、海底底床演变规律及波流耦合下泥沙运动对海岸工程（防波堤、港口、码头）的影响，加深对全球变化背景下对海岸地貌***演变的认识，并为海岸工程建设提供科学依据。
目前，现有的潮流泥沙模拟物理试验模型设计结构存在以下问题：1.仅考虑潮流水流运动对潮滩地貌演变及泥沙运动的影响，并未考虑悬沙浓度和潮汐。往往悬沙浓度和潮汐对潮滩的冲淤变化及泥沙运动有着重要的影响。2.在实验室条件下，不能保证涨落潮过程中，悬沙浓度保持不变。
鉴于以上，公开一种多功能港池***的水沙均匀混合涨落潮循环装置，并借此将悬沙浓度和潮汐纳入对潮滩的冲淤变化及泥沙运动的影响因素，对于海岸工程研究来说，具有非常重要的意义。
发明内容
本实用新型旨在提供一种结构简捷紧凑、模拟过程科学合理的水沙均匀混合涨落潮循环装置，该装置通过模拟悬沙浓度和潮汐变化实现对潮滩地貌冲淤变化及泥沙运动的基础研究，加深对全球变化背景下对海岸地貌***演变的认识，并为海岸工程建设提供科学依据。
为此，本实用新型所采用的技术方案是：
一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，特殊之处在于，其结构包括：
通过管路相互连通的蓄水池3和港池12,其中，所述蓄水池3内设有用于计量流量的标尺16以及用于对池内水沙混合均质的搅拌组件；所述港池12配置有造流装置11和造波装置17；所述蓄水池3的底部设有第一潜水电泵7a，所述港池12排水口处设有第二潜水电泵7b,涨潮管路14的一端经由第一潜水电泵7a与所述蓄水池3相连通，另一端经由涨潮阀门8b与港池12内部的造流装置11相连通；落潮管路15的一端经由第二潜水电泵7b与港池12相连通，另一端经由落潮阀门8c与蓄水池3相连通；所述涨潮管路14通过三通接头9外接排废管路6，所述排废管路6配设有排废阀门8a；
所述搅拌组件通过固定支架2架设于蓄水池3内，其包括悬吊于蓄水池3上空的搅拌电机5-1以及伸入水内的搅拌叶片5-2。
所述搅拌组件根据蓄水池3的大小需求配置1-6个。
所述搅拌电机5-1的顶部带有座板13,所述固定支架2一端与搅拌电机5-1的座板13固定，另一端固定于蓄水池3的内壁上。
所述搅拌叶片5-2沿向下垂直方向等距分布，其数量可以根据需要设置2-6个。
所述蓄水池3由不锈钢板焊接而成，其四周沿垂直方向焊接有用于加固的角铁1。
所述标尺16焊接于蓄水池3的池壁上。
所述造流装置11和造波装置17采用的是现有公知领域常规结构的造流装置和造波装置。
本实用新型的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，通过蓄水池内部标尺，得出放入清水体积，根据实验悬沙浓度需求，放入适量悬沙，开启搅拌机使水沙均匀混合，防止悬沙絮凝、沉降；通过水管管道将港池内造流装置与蓄水池内部潜水电泵连接，启动电泵，港池内造流装置排出固定悬沙浓度浑水，开始模拟涨潮，其流量通过蓄水池内标尺得出；通过水管管道将港池排水口处的潜水电泵与蓄水池连接，启动电泵，港池内固定浓度的浑水回收到港池内，开始模拟退潮，其流量通过蓄水池内标尺得出。通过水管管道上的阀门可控制流量大小，实现在规定时间内控制涨、落潮潮差大小。涨、落潮浑水在蓄水池中循环，保证悬沙浓度在试验过程中固定。本实用新型的结构布局紧凑合理、实施操作便捷实用，用于进行涨落潮悬沙浓度大小对潮滩地貌冲淤变化的物理模型实验，并能保证涨落潮过程中悬沙浓度保持不变。在每组实验结束后，能够便捷的改变悬沙浓度，进行下一组实验，填补了潮流泥沙模拟物理模型试验领域的研究空白。
附图说明
图1：一种水沙均匀混合涨落潮循环装置的俯视图；
图2：一种水沙均匀混合涨落潮循环装置的主视图；
在图中， 1、角铁，2、固定支架，3、蓄水池，4、螺丝，5-1、搅拌电机，5-2、搅拌叶片，6、排废管路，7a、第一潜水电泵，7b、第二潜水电泵，8a、排废阀门，8b、涨潮阀门，8c、落潮阀门，9、三通接头，10a、蓄水池进水管口，10b、第一直角弯头，10c、第三直角弯头，10d、第二直角弯头，11、造流装置，12、港池，13、座板，14、涨潮管路，15、落潮管路，16、标尺，17、造波装置。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本实用新型的结构组成、设计原理及实验操作过程序作进一步详细说明，以使本领域技术人员更加理解本申请的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
实施例一
一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其结构包括蓄水池3，设置于蓄水池内部的标尺16，通过固定支架2设置于蓄水池3上方的两套搅拌组件，设置于蓄水池下方的第一潜水电泵7a；设置于港池上方的造流装置11，设备于港池内的造波装置17，设置于港池12排水口的第二潜水电泵7b；第一潜水电泵7a通过涨潮管路14与造流装置11连接，使用三通接头9外接蓄水池排废管路6；第二潜水电泵7b通过落潮管路15与蓄水池3连接。其中港池配置的所述造流装置11和造波装置17采用的是申请号为201822124067.2所披露的造流装置和造波装置。
所述蓄水池3由4mm厚度不锈钢板焊接而成，其长宽高分别为3m×2m×1.5m，四周沿垂直方向将角铁1焊接到蓄水池3，目的是起到加固作用，防止蓄水池加水后过大的压力将焊接口充开。标尺16长1.4m，通过焊接的方式固定到蓄水池右侧池壁。
两套搅拌组件沿蓄水池3水平方向均距分布，每套搅拌组件包括一个悬吊于蓄水池3上空的搅拌电机5-1以及由搅拌电机5-1输出连接且伸入水中的搅拌叶片5-2。搅拌电机5-1通过五个螺丝4固定在顶部的座板13上，通过焊接方式将座板13固定到固定支架2上，之后将固定支架2焊接到蓄水池3上方；所述搅拌叶片5-2沿垂直方向等距分布三个，其目的是保证垂线悬沙浓度均匀。
所述第一潜水电泵7a、涨潮管路14、涨潮阀门8b、第一直角弯头10b、第二直角弯头10d以及造流装置11组成水沙均匀混合涨潮装置。第一潜水电泵7a采用的是上海奥民泵业有限公司生产的型号为WQ60-9-3的潜水泵；涨潮管道14直径为114mm；通过控制涨潮阀门8b的开关大小可调控造流装置11的流量大小。
所述第二潜水电泵7b、落潮管道15、落潮阀门8c、第三直角弯头10c和蓄水池进水管口10a组成水沙均匀混合落潮装置。第二潜水电泵7b采用的是上海奥民泵业有限公司生产的型号为WQ20-18-2.2的潜水泵；落潮管道14直径为58 mm；通过控制落潮阀门8c的开关大小可调控退潮流量流量大小。
所述排废管路6和排废阀门8a组成废水***装置，在每组实验做完后，需把蓄水池3内水排干，重新配制不同悬沙浓度水体，则关闭涨潮阀门8b，打开排废阀门8a，将废水排出。
以下基于实施例一公开的水沙均匀混合涨潮循环装置，对模拟实验过程进行具体说明：
以某河口口门外10km处平均悬沙浓度5kg/m3为参照基准，将处理后的30kg悬沙放入蓄水池3中，向蓄水池3内加水，当水位到达标尺16上1m处停止加水，此时水体积为6m3 。启动搅拌电机，使水沙均匀混合。在港池12中加入10cm深的水，此时港池内水体积为14 m3，将处理后的70kg悬沙放入港池12中，启动造波装置17，波浪作用使水沙充分混合。此时港池和蓄水池都为相同且固定的悬沙浓度。
模拟涨潮：
打开涨潮阀门8b，关闭排废阀门8a，开启第一潜水电泵7a，通过涨潮管道14将蓄水池3中固定悬沙浓度的浑水导入造流设备11，浑水从造流设备11喷出，实现涨潮。当在涨潮历时330s秒左右，达到潮差1.5cm时，关闭第一潜水电泵7a，此时标尺16上的水位线刻度由1m下降到0.65m，可得出涨潮流体积2.1m3，其流量为0.0064m3/s。通过控制涨潮阀门8b的开关量大小，可实现规定时间内更大的流量、更大的潮差或更小的流量、更小的潮差。
模拟落潮：
打开落潮阀门8c，开启第二潜水电泵7b，通过落潮管道15将港池12内固定悬沙浓度的浑水送达蓄水池3，实现退潮。当在退潮历时420s左右，达到潮差1.5cm时，关闭第二潜水电泵7b，此时标尺16上的水位线刻度由0.65m上升到1m，可得出涨潮流体积2.1m3，其流量为0.005m3/s。通过控制落潮阀门8c开关量的大小，可实现规定时间内更大的流量、更大的潮差或更小的流量、更小的潮差。
试验过程中，港池12和蓄水池3中悬沙浓度始终保持不变。在运行36个潮周期后，该组试验结束，需排干废水，重新配制水沙均匀混合浓度，进行下一组实验。其实施方式如下：搅拌组件始终保持开始，防止悬沙絮凝、沉降。关闭涨潮阀门8b，打开排废阀门8a，然后打开第一潜水电泵7a，废水通过涨潮管路14和排废管路6排出。当蓄水池3内废水排干，打开第二潜水电泵7b和落潮阀门8c，将港池12内的废水排到蓄水池3中，然后开启第一潜水电泵7a，再次将蓄水池3中废水排出。按以上所示操作，直至将港池12和蓄水池3中废水全部排出。然后重新水沙均匀混合，调配固定悬沙浓度，开展下一组实验。
以上所述，仅是本实用新型的最佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，特征在于，其结构包括：
通过管路相互连通的蓄水池（3）和港池（12）,所述蓄水池（3）内设有用于计量流量的标尺（16）以及用于对池内水沙混合均质的搅拌组件；所述港池（12）配置有造流装置（11）和造波装置（17）；所述蓄水池（3）的底部设有第一潜水电泵（7a），所述港池（12）排水口处设有第二潜水电泵（7b），涨潮管路（14）的一端经由第一潜水电泵（7a）与所述蓄水池（3）相连通，另一端经由涨潮阀门（8b）与港池（12）内部的造流装置（11）相连通；落潮管路（15）的一端经由第二潜水电泵（7b）与港池（12）相连通，另一端经由落潮阀门（8c）与蓄水池（3）相连通；所述涨潮管路（14）通过三通接头（9）外接排废管路（6），所述排废管路（6）配设有排废阀门（8a）；
所述搅拌组件通过固定支架（2）架设于蓄水池（3）内，其包括悬吊于蓄水池（3）上空的搅拌电机（5-1）以及伸入水内的搅拌叶片（5-2）。
2.如权利要求1所述的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其特征在于，
所述搅拌组件根据蓄水池（3）的大小需求配置1-6个。
3.如权利要求1所述的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其特征在于，
所述搅拌电机（5-1）的顶部带有座板（13）,所述固定支架（2）一端与搅拌电机（5-1）的座板（13）固定，另一端固定于蓄水池（3）的内壁上。
4.如权利要求1所述的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其特征在于，
所述搅拌叶片（5-2）沿向下垂直方向等距分布，其数量为2-6个。
5.如权利要求1所述的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其特征在于，
所述蓄水池（3）由不锈钢板焊接而成，其四周沿垂直方向焊接有用于加固的角铁（1）。
6.如权利要求1所述的一种水沙均匀混合涨落潮循环装置，其特征在于，
所述标尺（16）焊接于蓄水池（3）的池壁上。
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| CN111076892A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-04-28 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种模拟潮汐通道海底滑坡的模型试验装置及方法 |
| CN111411607A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-14 | 宝山钢铁股份有限公司 | 紧贴港池附建潮汐池进行单向冲淤的***以及清淤方法 |
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