[發明專利]一種測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置

無效

• 申請號: 200610040379.4
• 申請日: 2006-05-19
• 公開（公告）號: CN101074557A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 張瑋;鐘春欣;應翰海;龔靜怡
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02;E02B3/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 姚姣陽

技術領域

本發明屬于生態護岸領域，具體的說是一種測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置。

背景技術

草皮護坡是生態型護岸技術的一種，主要采取在堤岸表面種植人工草皮的方法達到保護岸坡土體的目的。在一定強度的河道徑流沖刷作用下，草皮護坡可能發生破壞，需要對草皮護坡的破壞方式、極限水流條件等進行試驗研究。現場試驗能夠較好的與工程實際結合，試驗結果也較為可靠，但現場試驗條件一般較難控制，且試驗費用高昂，因此選擇在室內水槽進行草皮護坡抗沖性能模型試驗研究。

通過物理模型進行水力模型試驗揭示水流運動規律和解決工程問題是實際工作中常用的手段。水力模型試驗是將原型實物按照相似原理縮制(或放大)為模型，在模型中預演或重演與原型相似的自然現象并進行觀測，然后將觀測結果再按相似原理引申于原型并作出判斷。

在進行流體運動的模型試驗時，兩種相似的流體運動遵循力學相似的三個條件：幾何和邊界相似，運動相似和動力相似。幾何和邊界相似是指原型和模型兩個流動的幾何形狀相似，即模型水流各對應幾何尺寸都是按同一比例由原型水流塑制而成，和兩個流動的邊界條件相同。運動相似是指原型和模型兩個流動中各對應質點的運動情況是相似的，即要求原型和模型對應質點的速度方向相同、大小保持同一比例。動力相似是指作用于原型和模型兩個流動相應點的各種不同性質的作用力都各自成同一比例關系。

根據有關資料顯示，草皮在水流較深的情況下，可以承受6m/s的短期流速，而一般室內明渠均勻流緩坡水槽的流速不超過1.5～2m/s，難以滿足試驗要求。在現有的草皮護坡抗沖試驗中常使用聚乙烯、聚丙烯絲等人工材料植被模型，但使用人工植被模型代替天然植被所涉及的模型相似律問題極其復雜，難以給予明確及合理的解答。

發明內容

本發明的目的就是針對現有測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置存在的缺點，提出一種可以產生草皮護坡破壞所需大流速水流的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置。

本發明的目的可通過以下技術方案來實現：

一種測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，包括水庫、水泵、試驗水槽、排水管、供水管，供水管上設有閥及流量計，試驗水槽為一橫截面為矩形的封閉有壓水槽，在試驗水槽的底部設有植被模型箱安裝孔，在植被模型箱安裝孔位置處可拆卸連接有植被模型箱或活動底板。

本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，其中所述的供水管為封閉的供水管道，供水管的一端通過水泵與水庫連通，另一端通過變徑過渡水管與試驗水槽的進水端連通，試驗水槽的出水端通過變徑過渡水管與排水管連通。

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，其中所述過渡水管兩端的截面分別為圓形和矩形。

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，其中所述活動底板設在封閉有壓水槽的中部。

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，在所述的試驗水槽上植被模型箱安裝孔的兩端設有空氣壓差計安裝口，空氣壓差計安裝在該兩端的孔中。

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，其中所述植被模型箱為人工培育的天然草本植被模型箱或加筋草本植被模型箱。

前述的測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置，其中所述試驗水槽為有機玻璃有壓水槽，最大可承受7m的水頭壓力。

測定河道草皮護坡抗沖性能的試驗裝置裝有具有矩形斷面的封閉水槽，能夠產生的斷面平均流速最大可達6.75m/s。草皮護坡沖刷試驗對象選用人工培育的天然草本植被，試驗水流與作用于護坡上的原體水流具有近似相同的流速大小和方向。由沖刷試驗得到的草皮護坡破壞時的床面切應力值和摩阻流速作為模型試驗結果可以直接向實際河道水流推廣。

由此可見本發明的優點為：由于選用了自然生長的草本植被原型和采用了具有矩形斷面的有壓水槽，可模擬河道大流速沖刷水流，很好的克服了室內水槽難以產生大流速水流的難題，成功模擬了河道徑流對草皮護坡的沖刷過程，簡便可靠的實現了模型試驗結果向原型水流的直接推廣，具有相當的工程實用價值。

本發明的優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為有機玻璃水槽結構示意圖；

圖3為安裝模型箱后的有機玻璃水槽結構示意圖；

圖4為圖2的1-1剖面圖；

圖5為植被模型箱結構示意圖；

圖6為測壓管孔口位置關系圖；