[發明專利]一種城市與山地水文學實驗模型裝置

在審

• 申請號: 201810000451.3
• 申請日: 2018-01-02
• 公開（公告）號: CN107886832A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 路成剛;高巍;武周虎;唐沂珍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G09B25/04
• 分類號: G09B25/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于在實驗室內進行模擬城市與山地水文學實驗的模型裝置。

背景技術

城市水文學是研究發生在大中型城市環境內部和外部，受到城市化影響的水文過程，為城市建設和改善城市居民生活環境質量提供水文依據的學科，又稱都市水文學，是水文學的一個分支。涉及水文科學、水利工程科學、環境科學和城市科學，是一門綜合性很強的交叉學科。主要內容包括城市化的水文效應、城市化對水文過程的影響、城市水文氣象的觀測實驗、城市供水與排水、城市水環境、城市的防洪除澇、城市水資源、城市水文模型和水文預測以及城市水利工程經濟等。是一門綜合性很強的邊緣學科。對城市發展規劃、城市建設、環境保護、市政管理以及工商企業的發展和居民生活都有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于開發一種用于在實驗室內進行模擬城市與山地水文學實驗的模型裝置，裝置制作成本低，運行簡便，靈活性強，可在實驗室內部模擬不同暴雨強度、不同地形地勢、不同大氣環境下的城市與山地水文學場景和環境。裝置適用范圍廣，便于在高校或科研院所普及使用和推廣。

為了實現上述目的，本發明的主體結構包括由主控臺、導線、換氣扇、降雨裝置、造風裝置、地形平臺和封閉空間組成。設置一個封閉空間，在封閉空間內設置一個地形平臺，用來模擬地形地勢狀態，在地形平臺的正上方設置一個降雨裝置，用于模擬降雨環境，在地形平臺的四周設置個造風裝置，在每一個造風裝置上都安裝一些鼓風扇，用于模擬風環境，造風裝置在高度方向上位于地形平臺和降雨裝置之間，在封閉空間的四個立面墻的上方位置設置一些換氣扇，用于封閉空間的換氣，并配合造風裝置營造盡可能符合現實狀況的風環境，通過導線將換氣扇、降雨裝置、造風裝置、地形平臺、主控臺相連，由主控臺來對整個一種城市與山地水文學實驗模型裝置進行實際控制。

地形平臺由固定軌、地形模塊、移動流量計、平移電機、滑動軌、地形生成器和平臺底座組成。設置一個長方形的平臺底座，平臺底座是方環狀框架結構。在平臺底座的中間位置固定安裝一個網格架，網格架由骨架垂直交叉組成，在骨架的每一個網格內都安裝一個地形模塊，每一個地形模塊可在骨架的網格內上下自由運動，且地形模塊在骨架的作用下可隨意停在任意高度位置上，在每一個地形模塊的上方安裝一個橡膠環，橡膠環可以使兩個相鄰的地形模塊之間的縫隙盡可能的減小。在每一個地形模塊的正下方安裝一個磁鐵。

在平臺底座四周的骨架外圍位置上，都安裝一些可移動流量計，每一個流量計都可以在平臺底座的邊緣方向上自由平行移動，用來測量地形模塊上留下來的降雨流量。

在長方形平臺底座兩側邊框的下方都安裝一根固定軌，在每一根固定軌上都分別安裝一個平移電機，在兩個平移電機上固定安裝一根滑動軌，滑動軌將兩個平移電機進行相連，兩個平移電機始終同步前進或后退，通過平移電機在固定軌上的運動，帶動滑動軌運動。在滑動軌上安裝一個可以移動的地形生成器。

地形生成器由滑動軌、電磁撞桿、移動電機、升降電機、和電磁撞桿組成。設置一個移動電機，并將其固定在滑動軌上，在平移電機和移動電機的作用下，地形生成器可在地形平臺的平面空間上自由移動。在移動電機上固定安裝一個升降電機，在升降電機中安裝一個電磁撞桿，升降電機控制電磁撞桿在垂直方向上自由上下運動。在電磁撞桿的頂部安裝一個梯形的電磁撞桿，當電磁撞桿上升時，電磁撞桿可推動地形模塊上升運動至主控臺指定的位置，當電磁撞桿通電產生磁力，電磁撞桿下降時，電磁撞桿吸引磁鐵，進而吸引地形模塊下降運動至主控臺指定的位置。

降雨裝置由進水管、噴口、進水室、隔板、增壓泵、增壓室和霧化室組成。在進水室的一側設置一個進水管，在進水室的下方設置一個隔板，在隔板的下方安裝一些增壓泵，在增壓泵的下方設置一個增壓室，在增壓室的下方設置一個隔板，在增壓室的下方設置一個霧化室，在霧化室的下方開設一些噴口，用來噴出霧化狀的模擬雨水。

當進行水文學模型實驗時，在主控臺中輸入地形數據，通過導線傳遞到地形平臺，在平移電機和移動電機的作用下，通過升降電機控制電磁撞桿及電磁撞桿的升降，來控制地形模塊的位置，進而在地形平臺上形成與主控臺中相同的地形狀態。在主控臺中輸入降雨和風場數據，通過降雨裝置來模擬降雨狀態，通過造風裝置來模擬實際風環境，通過換氣扇來平衡封閉空間內與外界環境的環境參數平衡。將移動流量計調節至地形凹陷的邊界位置，用來收集與測量地形平臺上流出的流量數據，用于實驗分析使用。

附圖說明

圖1為本發明的主體結構原理示意圖。