[發(fā)明專利]一種動水沉速試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610457439.6
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN107525749A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬遠揚;王巍;沈淇;邱治興
• 申請（專利權(quán)）人: 上海河口海岸科學(xué)研究中心
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31230
• 代理人: 王建崗

1.一種動水沉速試驗裝置，其特征在于，包括沉降筒，以及：

可測量沉降筒內(nèi)水體流速的流速儀、

水深測量設(shè)備、

對沉降筒內(nèi)水體進行加熱及溫度控制的加熱設(shè)備和溫度控制及檢測設(shè)備、

經(jīng)外部引入的高壓氣體對沉降筒內(nèi)水體進行攪拌的氣體攪拌設(shè)備，

還包括可沿設(shè)定軌道于所述沉降筒內(nèi)以給定頻率和幅度上下振動的格柵。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，還包括可測量沉降筒內(nèi)水體含沙量的濁度儀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述上下振動的格柵的柵格內(nèi)孔長度和格網(wǎng)寬度比例約為5，柵格振動頻率不大于10Hz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述沉降筒為圓筒，其內(nèi)徑為0.4～1m，筒深為1.5～2.5m。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述格網(wǎng)由變成為邊長為50mm的方格單元構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述流速儀的輸出頻率為25Hz以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述加熱設(shè)備和溫度控制及檢測設(shè)備包括不銹鋼電熱棒、不銹鋼防爆電熱棒、數(shù)字式電子溫度計。

8.根據(jù)權(quán)利要求1、3或5所述的動水沉速試驗裝置，其特征在于，所述格柵為有機玻璃格柵。

9.采用權(quán)利要求1、2或3所述動水沉速試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)、在清水條件下，率定出格柵振動頻率、振動幅度與紊動強度的相關(guān)關(guān)系；

(2)、選擇濁度儀時，則在準(zhǔn)備階段率定出濁度儀的濁度與含沙量的關(guān)系；

(3)、先向沉降筒內(nèi)注入試驗水樣至接近預(yù)定水深處，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的試驗條件和組次，控制沉降筒內(nèi)水溫、鹽度等因子，開啟格柵造紊設(shè)備；

(4)、向沉降筒內(nèi)加入預(yù)制的高濃度分散狀沙樣，攪拌均勻，測量一個垂線的初始含沙量，若低于預(yù)設(shè)值，再加入沙樣并攪拌后再次測量，循環(huán)往復(fù)，直到接近預(yù)設(shè)初始泥沙濃度值；

(5)、采用濁度儀法或過濾法測定垂線上下的含沙量，上下層濁度差異宜控制在5％以內(nèi)，濁度儀上下移動速度應(yīng)控制在1-2米每分鐘；

(6)、停止攪拌1～3分鐘后，開始逐時測量桶內(nèi)垂線泥沙濃度，初始測量時間間隔為3～5分鐘，1～2小時后測量間隔逐漸延長，最終獲取一組預(yù)設(shè)初始含沙量、紊動強度及其它測試控制條件下的沉降過程中的垂線濃度隨時間變化的過程圖；

(7)、根據(jù)下面計算公式，計算該條件下的泥沙平均沉速：

a、沙量連續(xù)方程式為：

式中S——為對應(yīng)的水深z處、t時刻的含沙量；

ω——為對應(yīng)的水深z處、t時刻的瞬時泥沙沉速；

b、根據(jù)沙量連續(xù)方程，對水深z積分得，

c、通過測定不同沉降歷時沿水深h的含沙量分布，運用有限差分法，求出不同水深h處瞬時沉速隨沉降歷時t的變化；求各水深處得斷面平均沉速，以含沙量達到初始含沙量的50％時的沉降歷時t_0.5內(nèi)的平均值，得水深h處的斷面平均沉速為：

。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的試驗方法，其特征在于，所述初始含沙量的預(yù)訂值為0.3～50g/l；所述沉降筒內(nèi)水溫控制范圍為17～35℃。