[發明專利]兼顧床面穩定和快速排水的河工模型排水系統及設計方法

有效

• 申請號: 201710138589.5
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106759072B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 周銀軍;盧金友;姚仕明;吳華莉;王軍;金中武;鄧彩云;閆霞;李志晶;周若;劉小斌;周森;李健;程傳國;馬秀琴
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 北京康達聯禾知識產權代理事務所(普通合伙) 11461
• 代理人: 楊文淵

1.一種兼顧床面穩定和快速排水的河工模型排水系統，河工模型概化為一矩形水槽，平面上水流方向為從左至右依次為進口段、試驗段、尾門(8)及出口段、尾水池，試驗段從上至下依次為水體、模型沙、天然散體沙、礫石，其特征在于：所述排水系統包括橫向埋設于礫石中的滲管(1)，滲管(1)上設有多個滲水孔(6)，用于將河工模型中的水導入滲管(1)，滲管(1)下方設有連通回水渠(5)的排水管(2)，排水管(2)上設有流量計(3)和閥門(4)，回水渠(5)的出水口與尾水池連通；滲管(1)管壁上的滲水孔(6)的孔眼選用圓形孔，孔徑采用10～20mm，布置成梅花狀；滲水孔(6)的孔眼布置范圍在1/3～1/2滲管(1)的管徑以上的管周壁上；

流量計(3)和閥門(4)根據排水流量閾值實現排水流量的準確控制，排水流量閾值Q，即泥沙不起動時的流量最大限值計算公式為：

其中θ為模型沙波坡面與水平面的夾角，d為模型沙代表粒徑，γ_s為模型沙容重，γ為模型水體容重，A為垂向過水面積；

為滿足排水量需求，滲管(1)的管徑計算公式如下：

其中，D為滲管寬度或直徑，T為含水層厚度，H為地表水頭，α為淤塞系數，L為滲管長度，k為滲透系數，Q為滲管排水量。

2.一種兼顧床面穩定和快速排水的河工模型排水系統的設計方法，其特征在于：在常規河工模型底部加設滲管(1)、流量計(3)及閥門(4)，在需要將模型存水排干時通過滲管(1)將縱向尾門排水改為垂向滲管排水，將滲管(1)橫向設于河工模型底部，滲管(1)上開設多個滲水孔(6)，用于將河工模型中的水導入滲管(1)，滲管(1)下方設置連通回水渠(5)的排水管(2)，排水管(2)上設置流量計(3)和閥門(4)，回水渠(5)的出水口與尾水池連通；滲管(1)管壁上的滲水孔(6)的孔眼選用圓形孔，孔徑采用10～20mm，布置成梅花狀；滲水孔(6)的孔眼布置范圍在1/3～1/2滲管(1)的管徑以上的管周壁上；

流量計(3)和閥門(4)根據排水流量最大閾值實現排水流量的準確控制，所述排水流量閾值Q，即泥沙不起動時的流量最大限值計算公式為：

其中θ為模型沙波坡面與水平面的夾角，參考該模型沙水下休止角進行取值，d為模型沙代表粒徑，γ_s為模型沙容重，γ為模型水體容重，A為垂向過水面積；

為滿足排水量需求，滲管(1)的管徑計算公式如下：

其中，D為滲管寬度或直徑，T為含水層厚度，H為地表水頭，α為淤塞系數，L為滲管長度，k為滲透系數，Q為滲管排水量。