[發明專利]一種模擬H型分汊口的水槽分流系統及其實施方法

有效

• 申請號: 202110473469.7
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113203541B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 蘇敏;安欣禧;姚鵬;余志斌;周曾
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種模擬H型分汊口的水槽分流系統及其實施方法，系統包括：矩形水槽、防水隔板、生流系統、角鋼支架、混凝土支架、穩流柵和流速量測系統；方法包括如下步驟：(1)實驗前，確定防水隔板在矩形水槽內的布置形式和具體位置；(2)實驗中，向矩形水槽內注水，注入的水面高度與設計水深一致，打開水泵，調整水泵開啟數量和閥門開啟程度，調節斷面1和斷面2的流量與斷面平均流速；(3)通過流速量測系統實時監測斷面平均流速，待流速穩定后，開始記錄流速數據，所測流速數據的平均值可用于計算汊道分流比。本發明具有操作簡單、適用性強、模擬效果好并且占用空間少等優點，特別適用于研究河網型分汊河口中H型分汊的分流特征。

技術領域

本發明涉及領域，尤其是一種模擬H型分汊口的水槽分流系統及其實施方法。

背景技術

分汊是天然河流和河口的常見形式，包括多種分汊形式，最常見的是由于沙洲存在，將主河道一分為二。其中，沙洲大小、與兩岸的相對距離、沙洲形態、兩側汊道平均水深等均會造成分流比發生變化，進而影響汊道的主支汊發育演變。因此，準確預測分流比隨多個影響因素的變化趨勢，是分汊河道及分汊河口的重要研究內容。

對于長江、黃河等河道和河口區域，常見的沙洲分隔屬于λ型，即分汊點和匯流點間隔一個沙洲的距離。在珠江等河網型河流的河道和河口廣泛存在另一種分汊形式，即兩(多)股河道的分汊點也是兩(多)股河道的匯流點，呈現H型。H型分汊形式的分流比受到的影響因素較λ型分汊更多，各因素的作用機制也更復雜。例如，一股水道的分流比也受到另一股水道匯流的影響。若另一股水流流速較慢，影響H型分汊的中間橫向汊道泄流，則橫向汊道分流比也將較小；若另一股水流流速較快，H型分汊的中間橫向汊道泄流順暢，則橫向汊道分流比將增大。如何在水槽內簡單、便捷、準確的模擬H型分汊河口的分流比等特征是當前學術界和工程界共同關注的熱點和前沿。

實驗室內模擬和分析河道和河口分汊主要有兩種方法：一種是設計汊道獨立、分流角可自由調節的分流裝置，可變化分流角度、汊道形態特征等；另一種是模擬沙洲的形態，利用沙洲分流，沙洲的空間形態特征可調整。實驗室上述兩種裝置均可模擬λ型分汊，但尚無法模擬河網型分汊河口中H型分汊的分流特征。因此，針對現有實驗裝置和技術的不足，在實驗室水槽內設計可簡單、便捷并準確模擬H型分汊的分流裝置是一種新穎的理念，具有顯著的創新性，對探究和預測河網型河流及河口的時空演變具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種模擬H型分汊口的水槽分流系統及其實施方法，操作簡單、適用性強、模擬效果好并且占用空間少。

為解決上述技術問題，本發明提供一種模擬H型分汊口的水槽分流系統，包括：矩形水槽、防水隔板、生流系統、角鋼支架、混凝土支架、穩流柵和流速量測系統；防水隔板將矩形水槽分割為H型的五條水道，防水隔板通過多跟角鋼支架與矩形水槽邊壁固定；生流系統包括水泵、輸水管道和閥門，通過水泵抽水并由輸送管道送水，在矩形水槽和輸水管道內形成循環水流，水泵設置于矩形水槽末端，輸水管道通過混凝土支架固定于地面，輸水管道上安裝有閥門，用于調節管道內流量及矩形水槽內流速；矩形水槽前端及末端均設有穩流柵，起到平穩水流的效果，流速量測系統包括流速測桿、固定裝置和數據傳輸接收裝置，流速測桿通過固定裝置安裝在矩形水槽內的斷面上，數據傳輸接收裝置包括數據采集箱和數據線，流速測桿的信號通過數據線傳遞到數據采集箱，轉化成流速數據，用于實時量測水槽內流速。

優選的，矩形水槽所用材質為玻璃、有機玻璃、混凝土。

優選的，防水隔板與水槽交界處以及多塊防水隔板間涂防水膠水。

優選的，防水隔板所圍區域劃分為固定不變段和調整替換段，調整替換段可根據需求調整分流形狀及空間尺寸。

優選的，生流系統的高度應小于實驗設計水深，確保水泵進水管淹沒在水中，避免水泵進口處吸入空氣。

相應的，一種模擬H型分汊口的水槽分流系統的實施方法，包括如下步驟：