[發明專利]一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置

有效

• 申請號: 201910041534.1
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109883647B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄧曌;范子武;吳時強;楊帆;鐘啟明;傅中志;魏匡民;梅世昂;陳澄昊;烏景秀
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 汪浩

本發明公開了一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置，屬于動態測量潰壩裝置領域。一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置，為有效解決小比尺潰壩試驗的尺寸效應問題和大比尺潰壩試驗的場地難尋、耗時長、成本高和風險大等問題，設計了該潰壩離心模型試驗機構，使其可以模擬100m級高壩的潰壩過程，從而為研究尾礦庫的潰決機理及其影響因素，準確測定潰壩流量過程提供了先進手段；過去的潰壩試驗基本是水槽試驗，一直是用攝像機記錄潰壩過程，但是這種方法沒辦法定量記錄潰壩過程中潰口的發展，比如某一時刻潰口的寬度和深度，本發明提出的新的試驗箱可以解決這個問題。

技術領域

本發明涉及動態測量潰壩裝置領域，尤其涉及一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置。

背景技術

潰壩，即壩體潰決。是水利工程的設計管理中具有重要地位課題之一，是一種災害性的水流現象，所以研究潰壩的過程及其機理是非常有必要的，但是由于之前試驗模型尺寸普遍偏小，模型與原型的應力水平相差過大，對于強度和變形特性與應力水平顯著相關的尾礦庫而言，其試驗結果能否合理反映尾礦庫的潰決機理和潰壩過程值得商榷。在國家有關部門支持下，申請人研究團隊對該動態測量潰壩演變過程方法及裝置進行了深入的研究，使其可以模擬100m級高壩的潰壩過程，從而為研究尾礦庫的潰決機理及其影響因素，準確測定潰壩流量過程提供了先進手段。

現有的一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置，無法解決試驗模型尺寸普遍偏小，模型與原型的應力水平相差過大，動態測量潰壩過程和準確測量潰壩流量。

發明內容

本發明的目的是為了解決無法解決試驗模型尺寸普遍偏小，模型與原型的應力水平相差過大，動態測量潰壩過程和準確測量潰壩流量的問題，而提出的一種動態測量潰壩演變過程方法及裝置。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種動態測量潰壩演變過程方法，包括以下步驟：

S1、啟動動態測量潰壩演變過程裝置上的電機，通過傳動機構帶動超聲波測距機構上下運轉，帶動網格化激光測點機構前后運動；

S2、啟動外部超重力場提供裝置帶動動態測量潰壩演變過程裝置在超重力場下運轉，并通過外部控制系統控制進入動態測量潰壩演變過程裝置中的水流量；

S3、通過動態測量潰壩演變過程裝置內部設置的矩形量水堰實時測量流量Q；

S4、使用超聲波測距機構通過之前預先在潰壩試驗專用模型箱內部矩形量水堰堰前水頭的設置的超聲波測點，測量矩形量水堰堰前水頭H變化情況；

S5、啟動潰壩試驗專用模型箱上方設置的網格化激光測點裝置，并通過預先在潰壩試驗專用模型箱內部壩體前后左右四側設置的激光測點組成網格測點，測量壩體在試驗過程中的實時體積V₀；

S6、將S3、S4和S5中收集的數據帶入下列公式中進行換算，從而將矩形量水堰和超聲波測距裝置測量的數據換算出下泄流量，并結合網格化激光測點裝置得到的壩體體積變化，可以獲知下泄流量中水和砂的各自體積，從而分析出壩體潰決全過程中的潰決機理；

式中：Q為流量；B為矩形堰寬度；N為高速伺服離心裝置加速度與重力加速度g之比；H為不包括行近流速水流的堰前水頭；m₀為包含行近流速影響在內的薄壁矩形堰流量系數；

式中：V為壩體原體積，V₀為壩體實時體積，Q_砂為實時流量中的砂流量。

Q＝Q_水+Q_砂。

一種動態測量潰壩演變過程裝置，應用于一種動態測量潰壩演變過程方法，包括：主體框架、自動水流控制機構和潰壩離心模型試驗機構；