[實用新型]有效模擬礫石在天然河道中搬運過程的裝置

有效

• 申請號: 201720304687.7
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN206695974U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 張樂;單敬福;柴明銳;陳丹;方偉;林志鵬;謝莉麗;劉博
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 馮超,陳家安

技術領域

本實用新型涉及流體力學以及水利工程領域，具體涉及一種有效模擬礫石在天然河道中搬運過程的裝置。

背景技術

圓度是反映碎屑顆粒原始棱角被磨圓的程度的指標，其中礫石的磨圓度包含了大量顆粒沉積的信息。幾十年來國內外學者都做了大量的研究工作，探究磨圓度的地質意義，其結果多偏重于礫石達到極圓的搬運距離的研究，對于磨圓度變化規律的認識遠遠不足，限制了磨圓度在恢復沉積歷史中的作用。礫石磨圓規律及磨圓度影響因素的研究，對于研究地質歷史時期的沉積環境、物源分析、古地理恢復具有重要的意義。

水槽是研究泥沙，水流特性的重要設備，然而近些年國內很少有人使用水槽模擬天然河道水流特性去測量礫石搬運距離與磨圓度之間的變化關系。水槽按形狀分類主要可以分為直水槽和環形水槽，其中直水槽由于經費和室內條件限制，難以模擬礫石長距離的搬運。

而環形水槽，目前國內外主要使用雙向環形水槽來消除橫向環流，對于泥沙水動力研究有重大作用；若應用于礫石河流搬運模擬，水流將作為一個剎車作用而并非推動礫石前進。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種有效模擬礫石在天然河道中搬運過程的裝置，其利用環形水槽模擬天然河道水流特性并應用于礫石搬運距離的測試。

為實現上述目的，本實用新型所設計一種有效模擬礫石在天然河道中搬運過程的裝置，它由水槽，水槽支撐系統，水泵動力系統和信號監視裝置組成，所述水槽為中空的加長型跑道狀環形水槽，所述水槽包括外環水槽壁、內環水槽壁和水槽底面；

所述水槽底部設置有水槽支撐系統，所述水槽一側設置有水泵動力系統，所述水泵動力系統包括動力水泵、所述動力水泵側壁上表面設置有水泵出水管，所述水泵出水管另一端設置在水槽正上方；所述動力水泵底部設置有水泵進水管，所述水泵進水管另一端與水槽底面連通；

所述信號監視裝置包括設置在外環水槽壁內壁上的監視孔和設置在內環水槽壁的內壁上的光電信號接收孔，所述監視孔和光電信號接收孔的另一端均與信號監視器連通。

進一步地，所述水槽底面的內表面涂有摩擦系數與待模擬河流底部摩擦系數相同的磨料層。

再進一步地，所述磨料層的厚度為0.3～0.5cm。

再進一步地，所述動力水泵底部設置有水泵電機中軸，所述動力水泵外表面設置有電機轉速控制裝置，所述動力水泵下方連接有水泵電機。

再進一步地，所述信號監視器包括光電信號發生器和涂料信號接收器，所述監視孔與涂料信號接收器連通，所述光電信號接收孔與信號監視器連通。

再進一步地，所述水槽支撐系統包括設置水槽底部用于支撐水槽的支撐板，所述支撐板下方對稱設置有2個支架底座，所述支撐板與支架底座間設置有支撐架中軸，所述支撐架中軸中部外表面上對稱設置有4個支撐架連接軸承，所述支撐架連接軸承上設置有支撐板支架，所述支撐板支架另一端固定在支撐板底面上。

本實用新型中，為更精確的測量礫石搬運距離，采用圖2中信號監視器共同檢測礫石搬運圈數。礫石每經過一次監視孔將遮擋一次光電信號，光電信號接收孔記錄一次信息。礫石表面涂上特殊磨料，每經過一次監視孔涂料信息接收器也接收一次信息。

本實用新型的有益效果：

1)本實用新型的有效模擬礫石在天然河道中搬運過程的裝置還原自然中河流水流性質，水流作為動力推動礫石搬運。

2)本實用新型的裝置可以精確測量一個或多個礫石的搬運距離。礫石搬運前幾公里碰撞和磨損較為劇烈，可用磨料信號接收器檢測搬運距離；當礫石達到次圓狀時表層磨料基本被磨光，碰撞減少，采用光電信號檢測搬運距離比較準確。

3)本實用新型的裝置結構簡單，可模擬無限長的直流水道和彎道的結合，更接近自然界中曲流河的狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型加長型環形水槽的結構示意圖

圖2為本實用新型加長型環形水槽的俯視圖

圖3為本實用新型加長型環形水槽的剖面圖

圖中，水槽1、支撐板2、支撐板支架3、支撐架連接軸承4、支架底座5、支撐架中軸6、動力水泵7、水泵出水管8、水泵進水管9，水泵電機10、水泵電機中軸11、電機轉速控制裝置12、外環水槽壁 13、內環水槽壁14、監視孔15、信號監視器16、水槽底面17、磨料層17.1、光電信號發生器18、涂料信號接收器19、光電信號接收孔 20、導線21。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述，以便本領域技術人員理解。