[實(shí)用新型]徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420535708.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204116014U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張炯;崔新壯;黃丹;侯飛;湯濰澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00;G01N5/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬裝置及方法的確定，屬于土木工程領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

透水路面也稱為多孔路面，包括透水混凝土路面和OGFC(開(kāi)級(jí)配抗滑磨耗層)瀝青路面等，在粗集料骨架內(nèi)部有大量的貫通性孔隙使得路面具有良好的透水性能，能夠快速讓大量的雨水滲入地下，從而有效減小或消除城市暴雨洪澇災(zāi)害。然而，由于降雨產(chǎn)生的地表徑流中含有的大量懸浮顆粒(如泥砂、碎屑等)，這些礦物或有機(jī)細(xì)顆粒會(huì)隨水流不斷進(jìn)入透水路面孔隙，造成孔隙堵塞，透水混凝土滲透性能不斷降低，導(dǎo)致透水路面難以發(fā)揮排水功能，最終演變成非透水路面，使用壽命縮短，增大了城市洪澇和凍融災(zāi)害發(fā)生的可能性。然而目前雨洪徑流作用下顆粒輸運(yùn)并導(dǎo)致顆粒堵塞于透水路面孔隙的相關(guān)研究較少，因此有必要對(duì)這種復(fù)雜的固液兩相流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行更深入的研究。鑒于此，本實(shí)用新型試圖揭示泥沙顆粒在雨洪徑流的作用下堵塞于透水路面孔隙的機(jī)理，為透水路面的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。?

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本實(shí)用新型公開(kāi)了一種徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬方法。?

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:?

一種徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬裝置,包括一個(gè)水槽，在所述的水槽的底部設(shè)有一個(gè)能調(diào)節(jié)透水路面模型坡度的支撐，在所述的水槽內(nèi)設(shè)有一個(gè)透水路面模型，在透水路面模型的頭部和尾部設(shè)有延伸至水槽頭部和尾部的支撐板，在支撐板的底部設(shè)有排水管，且位于水槽入口位置的支撐板上設(shè)有用于減少水流狀態(tài)變化而引起渦旋和氣泡的裝置，所述的裝置由吸管陣列而成；在水槽的頭部設(shè)有一個(gè)與其內(nèi)部連通的恒定水頭的水箱I，在水槽的尾部設(shè)有一個(gè)與其內(nèi)部連通的水箱II；在水箱II內(nèi)設(shè)有一個(gè)顆粒收集裝置，在所述的透水路面的上游放置一個(gè)顆粒添加裝置。水流Q隨后流經(jīng)設(shè)置在水槽中間部位近似模擬透水路面的結(jié)構(gòu)，一部分水流Q₁經(jīng)透水路面滲透進(jìn)入下部的排水管，而其余水流Q₂沿路面直接流入水箱。水箱里的水通過(guò)水泵在試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。在透水路面的上游放置一個(gè)顆粒添加裝置，添加顆粒m_s進(jìn)入水流中。在水槽末端放置一個(gè)顆粒收集裝置，可以通過(guò)重力沉降把顆粒分離出來(lái)。?

所述的徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬裝置,還包括一個(gè)電子天平，電子天平在調(diào)整入流流量和滲入流量，安裝在水箱II的底部，用于稱量水箱II的質(zhì)量，在待水流穩(wěn)定后，放置在顆粒收集裝置的底部，用于稱量顆粒收集裝置的質(zhì)量。?

所述水槽的頭部與恒定水頭的水箱I之間連通的管路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。?

所述的透水路面模型，包括由磁性不銹鋼球按立方體緊密堆積排列組成的透水路面，在所述的透水路面下是由化學(xué)纖維組成的透水層，透水層的下面是帶孔的支撐板。?

在所述的透水路面模型底部由支柱支撐，并在透水路面模型的下游端設(shè)置一根排水管將透水路面滲入的水流排出水槽。?

所述的透水路面模型尺寸為201mm×30mm×9mm；由2010個(gè)直徑為3mm的磁性不銹鋼球按立方體緊密堆積排列組成，其孔隙率47.64％。?

在透水路面模型的前、后兩端的支撐板上鋪有一層磁性小球，使上下游水槽和透水路面處于同一高度。?

所述的顆粒添加裝置，包括一個(gè)漏斗，在所述的漏斗內(nèi)側(cè)設(shè)有海綿，在漏斗的末端活動(dòng)連接一個(gè)只允許一個(gè)顆粒通過(guò)的過(guò)濾管。過(guò)濾管的管徑可調(diào)，通過(guò)改變漏斗下部管徑以適應(yīng)不同的顆粒粒徑。?

所述的過(guò)濾管的末端距離水槽的底部約有5mm。?

所述的水槽為200cm(長(zhǎng))×3cm(寬)×8.5cm(高)的有機(jī)玻璃水槽。兩個(gè)方向都有很好視角。?

所述的吸管直徑為5mm，長(zhǎng)10cm。?

所述的水箱I、II里的水通過(guò)水泵在試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。?

徑流作用下顆粒輸運(yùn)和透水路面堵塞近似模擬裝置的試驗(yàn)方法如下：?

步驟1.用電動(dòng)機(jī)調(diào)整透水路面模擬裝置的坡度。?

步驟2.打開(kāi)水泵并將循環(huán)水注入恒定水頭箱，利用調(diào)節(jié)閥和電子天平調(diào)整入流流量和滲入流量。?

步驟3.待水流穩(wěn)定后，在透水路面的上游用顆粒添加裝置以1g/s的速度添加顆粒50g，在水槽末端用電子天平稱量顆粒收集裝置的質(zhì)量，直到質(zhì)量不再增加為止。?

步驟4.顆粒收集裝置的重量穩(wěn)定后，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥和水泵；將透水路面模擬裝置取出并清洗、收集其內(nèi)部的顆粒，烘干顆粒后稱重，根據(jù)顆粒的質(zhì)量，分析透水路面堵塞結(jié)果，質(zhì)量越小，堵塞越嚴(yán)重；?