[發明專利]四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110797639.7
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113532794B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 李莉;徐佳洋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置，其特征在于：包括試驗水池系統、生潮系統、造波系統、徑流系統、潮灘模擬系統、信息采集系統、控制系統；

所述的試驗水池系統包括試驗水池和蓄水池；蓄水池有多個，均勻布置在試驗水池下方；蓄水池上方設有排水孔，用于將試驗水池中的水體排入蓄水池；所述的蓄水池下方布置沉沙池；

所述的生潮系統包括通過第一輸水管道與蓄水池相連的分布式泵群、安裝于所述第一輸水管道末端的第一過濾器、設置于所述分布式泵群出水端的第一止水消能罩；安裝于第一止水消能罩上方的第一導流板，該第一導流板位于試驗水池底部位置；

所述的徑流系統包括通過第二輸水管道與試驗水池底部相連的定水位穩流箱、安裝于第二輸水管道上的徑流控制泵、安裝于所述第二輸水管道上的第二過濾器、設置于所述徑流控制泵出水端的第二止水消能罩、安裝于第二止水消能罩上方的第二導流板、該第二導流板位于試驗水池底部位置；所有徑流控制泵組成徑流泵群，每個徑流控制泵均由一個徑流控制電機驅動；徑流控制配電柜連接并控制徑流控制電機和第二導流板，信息采集系統獲取試驗徑流入口附近的流速、水體壓強實時數據并發送給控制系統，控制系統根據預定的試驗方案進行實時誤差修正，并將修改后的參數發送至各徑流控制泵，實現徑流系統的閉環控制，從而保證徑流出流流量恒定；第二導流板設置在第二止水消能罩上方，通過徑流控制配電柜改變第二導流板的方向，從而控制徑流流態；

所述的造波系統包括設置于試驗水池相連接的三個邊壁的多個造波機；設置于安裝有造波機的試驗水池邊壁處的直立式消能箱、設置于未安裝造波機的水池邊壁處的斜坡式消能網；

所述的潮灘模擬系統包括淤泥質泥沙儲備池、級配沙儲備池、連接泥沙儲備池與水池試驗區域底部輸沙口的輸沙管、安裝于輸沙管上的泥泵、安裝于水池側面的三維打印系統；其中三維打印系統用于打印潮灘基礎模板；

所述的信息采集系統用于采集試驗水池中的水流泥沙參數，與控制系統相連，實時將邊界處的水位、流速、流向數據反饋到控制系統中；

所述控制系統包括變頻器、生潮控制配電柜、徑流控制配電柜、造波控制配電柜；根據信息采集系統反饋的水位、浪高數據修正誤差，并將修改后的參數分別發送給變頻器、造波機和徑流控制泵，其中變頻器能夠改變生潮雙向潛水泵電機運行速度及運轉方向；

所述生潮控制配電柜連接并控制第一導流板和變頻器，變頻器連接生潮雙向潛水泵，通過改變生潮雙向潛水泵電機上的交流電頻率來改變生潮雙向潛水泵的運行速度；生潮控制配電柜連接信息采集系統，根據信息采集系統的水位計反饋的水位數據，以及流速流向計反饋的流速、流向數據修正誤差，并將修改后的參數發送給變頻器，通過變頻器改變生潮雙向潛水泵運行速度及運轉方向，從而調節生潮雙向潛水泵的進出流量，實現閉環控制；第一導流板設置在生潮雙向潛水泵上方，通過生潮控制配電柜改變第一導流板的方向，產生特定流態的水流；

所述造波控制配電柜連接信息采集系統，根據信息采集系統的浪高儀反饋的浪高數據，以及壓力傳感器反饋的水體壓強數據，按照預定的試驗方案進行實時誤差修正，并將修改后的參數發送至造波機，實現造波系統的閉環控制。

2.根據權利要求1所述的一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置，其特征在于：

所述的試驗水池下方均勻布置6個蓄水池，呈矩形陣列方式布置，所述沉沙池用于潮灘渾水實驗結束后泥沙的回收。

3.根據權利要求1所述的一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置，其特征在于：

所述生潮系統的分布式泵群包括若干組潛水泵機組；靠近試驗水池側邊的所有蓄水池邊上均布設有所述潛水泵機組，每組潛水泵機組包括所述第一止水消能罩、生潮雙向潛水泵、所述第一輸水管；生潮雙向潛水泵為一個能夠通過改變水泵中電機旋轉方向進而改變抽水方向的潛水泵；蓄水池通過第一輸水管逐個與生潮雙向潛水泵的一端入口連接，且在第一輸水管入口處設有所述第一過濾器；生潮雙向潛水泵的另一端出口上方設有用于減弱水流沖擊能量的第一止水消能罩，生潮雙向潛水泵上方設置有用于改變進入試驗水池的水流方向和流態的所述第一導流板。