[發明專利]一種洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201810337072.3
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108535450B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李永輝;劉向輝;陳紅偉;葛慧芝;梁健;趙素航;王坤;張博;黃召琦;劉東輝;徐崇峰;馬鵬;李旭恒
• 申請（專利權）人: 河南中亞交建集團有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N21/84
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 李紅衛

1.一種洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置，其特征在于：包括觀測與監測組件、試驗組件和循環供水組件，所述觀測與監測組件位于試驗組件的上側用于監測試驗組件的動態變化，所述循環供水組件用于向試驗組件提供穩定水源，所述觀測與監測組件包括位于試驗組件左側的底座，與底座固定連接且豎直設置的第一支桿，位于第一支桿頂部且與第一支桿垂直設置的第二支桿，所述第二支桿上依次設有第三支桿、第四支桿和第五支桿，所述第三支桿、第四支桿和第五支桿均與第一支桿平行設置且長度依次變短，所述第一支桿底部還設有第六支桿，第六支桿與第二支桿平行且位于第二支桿的下部，所述第三支桿下部設有第一攝像頭，第四支桿下端設有秒表，第五支桿下部設有第二攝像頭，第六支桿右端部設有第三攝像頭；所述試驗組件包括位于第二支桿下部的第一玻璃箱，位于第一玻璃箱右側的第二玻璃箱，所述第一玻璃箱和第二玻璃箱之間設有一塊豎直放置的塑料擋板，所述塑料擋板的高度與第一玻璃箱右側壁高度以及第二玻璃箱左側壁高度均相同，所述第一玻璃箱內部右側還設有壓實土坡，第一玻璃箱前壁上還貼有透明坐標紙，第一玻璃箱左側底部設有一個透水孔，所述第二玻璃箱底部添有礫石；所述第一玻璃箱和第二玻璃箱均為上部開口的矩形玻璃箱，第一玻璃箱右側壁的高度低于其他側壁的高度，第二玻璃箱左側壁的高度低于其他側壁的高度，所述底座、第一玻璃箱、第二玻璃箱均位于同一平面內。

2.如權利要求1所述的洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置，其特征在于：所述循環供水組件包括位于第二玻璃箱右側的第一儲水箱，所述第一儲水箱內設有第一水泵，第一水泵出水口與第一水管相連，所述第一水管的出水口位于第二玻璃箱內，所述第一水管上設有流量表和第一水閥，所述第一儲水箱底部設有第二水管，第二水管的另一端設有第二水泵，第二水泵設于第二儲水箱內，第二儲水箱左側壁設有第三水管，第三水管的進水口與第一玻璃箱底部的透水孔相連，所述第二水管和第三水管上分別設有第二水閥和第三水閥。

3.如權利要求2所述的洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置，其特征在于：所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭的拍攝方向分別是壓實土坡的斜坡面、壓實土坡的頂面和壓實土坡的豎向剖面。

4.如權利要求3所述的洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置，其特征在于：所述的透明坐標紙的橫縱坐標指示線的間距最小刻度為1.0mm，且橫坐標應與壓實土坡的頂面平行。

5.如權利要求1-4任一所述的洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）壓實土坡的制備：在第一玻璃箱中制備壓實土坡，壓實土坡的模型尺寸與實際防護堤比例為1:20；

2）組裝設備：將裝有壓實土坡的第一玻璃箱右側豎直放置塑料擋板，塑料擋板右側緊貼第二玻璃箱，第二玻璃箱底部鋪滿礫石，第一水管一端插入礫石中，第一水管的另一端依次連接流量表、第一水閥和第一水泵并接入第一儲水箱，第一儲水箱底部連接第二水管的一端，第二水管的另一端依次接入第二水閥和第二水泵并接入第二儲水箱右側，第二儲水箱左側接入第三水管的一端，第三水管的另一端依次接入第三水閥和透水孔并接入第一玻璃箱，底座放置在第一玻璃箱左側，底座連接第一支桿并從下至上依次用連接接頭連接第六支桿和第二支桿的一端，第六支桿的另一端連接第三攝像頭，第二支桿的另一端從左至右用連接接頭分別連接第三支桿、第四支桿和第五支桿的一端，第三支桿、第四支桿和第五支桿的另一端分別連接第一攝像頭、秒表和第二攝像頭，透明坐標紙緊密貼在第一玻璃箱的外部；

3）模擬漫堤試驗：首先記錄壓實土坡在透明坐標紙上的坐標位置，將第一儲水箱充滿水，啟動第一水泵抽水，使第一儲水箱的水流入第一水管并注入第二玻璃箱底部，可通過觀察流量表并適當調節第一水閥來控制水流速度，當第二玻璃箱的水面逐漸升高達到塑料擋板的最大高度時，開啟第一攝像頭、第二攝像頭、與第三攝像記錄沖刷與侵蝕過程，啟動秒表記錄時間，記錄不同時間時的侵蝕坐標情況，當水落到第一儲水箱底部時，開啟第二水泵；當壓實土坡被水流侵蝕出現明顯破壞后，試驗結束；

4）計算并分析侵蝕情況。

6.如權利要求5所述的洪水漫堤對防護堤侵蝕破壞的室內模擬試驗裝置的試驗方法，其特征在于：所述第一玻璃箱的長、寬、高分別為3m、0.5m、1m；選用壓實土坡的土質為粉質粘土或沙土中的至少一種。