[發(fā)明專利]一種動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710475006.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107146514B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫志林;孫紅月;李莉;沈佳軼;劉海江;趙西增;夏樂(lè)章;高洋洋;周大成;黃煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B25/06
• 分類號(hào): G09B25/06
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，包括：波流池子系統(tǒng)，與所述波流池子系統(tǒng)配合使用的波流渾水耦合子系統(tǒng)，其特征在于，

所述的波流池子系統(tǒng)包括：

波流水池、設(shè)于波流水池的底部且用于將波流水池中的水體排入地下水庫(kù)的排水孔、地下水庫(kù)以及地下水庫(kù)沉沙池；

所述的波流渾水耦合子系統(tǒng)包括：

與波流池子系統(tǒng)配合使用的多個(gè)生潮裝置、多個(gè)造波裝置以及多個(gè)加沙裝置、用于測(cè)量所述波流水池中水屬性的量測(cè)裝置以及控制所述生潮裝置、造波裝置、加沙裝置以及量測(cè)裝置工作的系統(tǒng)工控機(jī)；

所述的加沙裝置包括：

渾水儲(chǔ)備池；

加沙池；

連接地下水庫(kù)沉沙池與所述渾水儲(chǔ)備池的第一輸沙管道及設(shè)于所述第一輸沙管道上的第一泥漿泵；

連接所述渾水儲(chǔ)備池與所述加沙池的第二輸沙管道及設(shè)于所述第二輸沙管道上的第二泥漿泵；

設(shè)置于所述渾水儲(chǔ)備池中的第一攪拌器；

設(shè)置于所述加沙池中的第二攪拌器；

設(shè)置于所述加沙池中的含沙量?jī)x；

用于將所述加沙池中的懸沙轉(zhuǎn)移至波流水池中的輸送噴灑結(jié)構(gòu)；以及，

控制整個(gè)加沙裝置啟閉的加沙配電控制柜。

2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的生潮裝置包括：

通過(guò)輸水管道與地下水庫(kù)相連的水泵；

安裝于所述輸水管道末端的過(guò)濾器；

設(shè)置于所述水泵出水端的消能罩；

設(shè)置于所述消能罩出水端的導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置同時(shí)位于波流水池底部；

控制整個(gè)生潮裝置啟閉的生潮配電控制柜。

3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的造波裝置包括：

設(shè)置于波流水池相連接三個(gè)邊壁的多個(gè)造波機(jī)；

安裝于所述造波機(jī)遠(yuǎn)離波流水池一端的消能箱；

安裝于未設(shè)置造波機(jī)的水池邊壁一端的消能網(wǎng)；以及，

控制整個(gè)造波裝置啟閉的造波配電控制柜。

4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸送噴灑結(jié)構(gòu)包括：

設(shè)置于加沙池中的循環(huán)式固定段加沙管道；所述循環(huán)式固定段加沙管道上設(shè)有第三泥漿泵；所述循環(huán)式固定段加沙管道的頂端設(shè)有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口分別通過(guò)開(kāi)關(guān)閥連接可移動(dòng)段加沙管道；所述可移動(dòng)段加沙管道末端帶有加沙噴嘴；所述可移動(dòng)段加沙管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。

5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的量測(cè)裝置包括：

縱橫交錯(cuò)安裝在波流水池上方的固定支架；

一端活動(dòng)連接于所述固定支架，另一端置于波流水池中的移動(dòng)支架；

安裝于所述移動(dòng)支架上的浪高儀、水位儀、流速流向儀、壓力傳感器、含沙量?jī)x以及地形儀。

6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)工控機(jī)連接所述的生潮、造波、加沙及量測(cè)裝置，用于控制生潮裝置的生潮過(guò)程、造波裝置的造波過(guò)程、加沙裝置的加沙過(guò)程，并通過(guò)量測(cè)裝置量測(cè)浪高、水位、流速、流向、水壓力及懸沙濃度數(shù)據(jù)。

7.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)工控機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)生潮、造波、加沙裝置的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)，其特征在于，所述的述生潮裝置、造波裝置、加沙裝置、量測(cè)裝置以系統(tǒng)工控機(jī)中的各部件均通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接。

9.一種利用權(quán)利要求1～8任一所述動(dòng)床渾水模型生潮加沙輔助造波系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)多向生潮加沙造波的方法，包括以下步驟：

步驟1：準(zhǔn)備工作

在波流水池中修建涉水工程結(jié)構(gòu)物，將波流水池底部地形按實(shí)際地形布置；向地下水庫(kù)中注入適量清水，向渾水儲(chǔ)備池中倒入滿足試驗(yàn)要求粒徑的泥沙及清水；按照給定的生潮邊界數(shù)量、生潮方向及類型、生潮過(guò)程時(shí)空曲線在系統(tǒng)工控機(jī)上設(shè)定好生潮裝置參數(shù)；在系統(tǒng)工控機(jī)上輸入給定的加沙時(shí)空過(guò)程曲線，設(shè)定好加沙裝置參數(shù)；在系統(tǒng)工控機(jī)上輸入給定的波浪類型、造波邊界數(shù)量及造波時(shí)空過(guò)程曲線參數(shù)；

步驟2：開(kāi)啟生潮裝置

在生潮配電控制柜上啟動(dòng)相應(yīng)位置及數(shù)量的水泵電機(jī)，開(kāi)始試驗(yàn)，水泵從地下水庫(kù)中抽水，經(jīng)過(guò)消能罩的消能處理，沿著導(dǎo)流裝置設(shè)定的方向流出，同時(shí)水位儀和流速流向儀實(shí)時(shí)測(cè)量波流水池中生潮裝置附近的水位、流速及流向數(shù)據(jù)，并將其反饋到系統(tǒng)工控機(jī)上，系統(tǒng)工控機(jī)實(shí)時(shí)修正誤差，將修改后的控制參數(shù)發(fā)送給水泵及導(dǎo)流裝置，實(shí)現(xiàn)生潮系統(tǒng)的閉環(huán)控制；

步驟3：開(kāi)啟造波裝置

造波配電控制柜上啟動(dòng)相應(yīng)數(shù)量及位置的造波機(jī)電機(jī)，造波機(jī)按照設(shè)定好的造波時(shí)空過(guò)程造出相應(yīng)類型的波浪，同時(shí)浪高儀和壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量波流水池中造波機(jī)附近的波高、水體壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，并將其反饋到系統(tǒng)工控機(jī)上，系統(tǒng)工控機(jī)實(shí)時(shí)修正誤差，將修改后的控制參數(shù)發(fā)送給造波機(jī)，實(shí)現(xiàn)造波系統(tǒng)的閉環(huán)控制；

步驟4：開(kāi)啟加沙裝置

生潮及造波裝置開(kāi)啟后，在加沙配電控制柜上啟動(dòng)加沙裝置電機(jī)，待加沙池中含沙量?jī)x讀數(shù)穩(wěn)定不變后，在系統(tǒng)工控機(jī)上打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥，可移動(dòng)段加沙管道根據(jù)給定的加沙時(shí)空過(guò)程曲線自動(dòng)移動(dòng)到加沙斷面，調(diào)節(jié)閥根據(jù)給定的加沙時(shí)空過(guò)程曲線自動(dòng)調(diào)整閥門開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)與潮流、波浪同步匹配的，在規(guī)定加沙斷面進(jìn)行加沙的渾水動(dòng)床試驗(yàn)；

步驟5：開(kāi)啟量測(cè)裝置

待生潮、造波、加沙系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，在系統(tǒng)工控機(jī)控制量測(cè)裝置的移動(dòng)，根據(jù)試驗(yàn)需求，在相應(yīng)測(cè)點(diǎn)及斷面進(jìn)行水位、波高、流速、流向、水體壓強(qiáng)、懸沙濃度、地形等數(shù)據(jù)的采集；

步驟6：試驗(yàn)結(jié)束

試驗(yàn)結(jié)束后，在生潮、造波、加沙配電控制柜上關(guān)閉相應(yīng)裝置的電機(jī)，打開(kāi)排水孔將波流水池中的水注入地下水庫(kù)，渾水中的泥沙經(jīng)重力作用自動(dòng)沉淀至地下水庫(kù)沉沙池；

步驟7：再次試驗(yàn)

待地下水庫(kù)中的泥沙大部分自動(dòng)沉淀至地下水庫(kù)沉沙池后，進(jìn)行下一輪試驗(yàn)；在加沙配電控制柜上啟動(dòng)渾水儲(chǔ)備池與地下水庫(kù)沉沙池之間的泥漿泵，將高濁度的渾水抽至渾水儲(chǔ)備池中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清沙功能；隨后進(jìn)行上述步驟2-6。