[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

本發明公開了一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置，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；生潮系統調節試驗水池內潮流的流態，按照給定潮汐過程參數模擬四面生潮；造波系統根據給定參數調整波浪類型和要素；徑流系統使得徑流出流流量恒定，按照給定參數模擬徑流情況；潮灘模擬系統運用三維打印技術設計潮灘三維地形地貌，控制潮灘地形、底床泥沙級配、粗糙度。本發明能模擬多形態潮灘參數進行生潮、造波、徑流等潮灘相關試驗，達到精確模擬多形態潮灘區域潮、浪、徑流動力特性及時空變化規律的目的，從而研究多形態潮灘在潮、浪、徑流作用下的演變規律。

技術領域

本發明屬于一種多形態潮灘多流態模擬試驗裝置，特別涉及一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置。

背景技術

強潮海域潮灘大面積發育，為高強度人類活動提供了廣闊的土地資源。潮灘區域的各類近海工程，如港口、航道整治、圍墾、浮式平臺等，受到潮流、波浪、徑流的多角度綜合作用，影響著工程結構物的安全及穩定。物理模型試驗是解決各類工程實際問題的一個重要研究手段。目前對于海洋環境下的工程結構物模擬試驗，對潮灘區域動力特性考慮還有進一步發展的空間。需發明一種能考慮多形態潮灘、多驅動要素的，能自由控制并能模擬多種流態的實驗裝置，以提高試驗的可靠性及可操作性。

強潮河口潮灘形態受高強度人類活動影響，地形復雜。淤泥質潮灘往往發育在沿海河口、三角洲、海灣等半封閉海岸，受到多種環境動力因子共同作用，潮灘區域動力與演變過程復雜，風浪掀沙和潮流輸沙是淤泥質潮灘演變的重要機制。目前對強人類活動影響下，潮、浪、徑流共同作用下淤泥質潮灘區域動力特性與演變規律還有進一步深入認識與理解的空間。因此一套適用于多種河口及海洋環境下，研究多形態潮灘在潮、浪、徑流耦合作用下的潮灘動力特性與演變試驗裝置具有重要的科研價值。

發明內容

針對物理實驗中潮灘模擬試驗裝置中需要考慮細化的多形態潮灘與多動力特性的現狀，本發明提供一種四面生潮U形造波的多形態潮灘多流態潮、浪、徑流模擬試驗裝置?；诔睘┰粯颖咎匦耘c級配泥沙，設計潮灘三維地形地貌，控制潮灘地形、底床泥沙級配、粗糙度；利用分布式泵群控制技術，通過變頻器直接控制生潮雙向潛水泵電機，改變生潮雙向潛水泵電機運行速度及運轉方向，從而調節生潮雙向潛水泵的進出水流量，按照給定的潮位過程曲線實時控制模型潮位，實現精確模擬漲落潮的目的；并通過改變導流板的方向，結合生潮雙向潛水泵電機運行速度及運轉方向，實現試驗場內潮流的控制，模擬出旋轉流、往復流、沿岸流、多向流等復雜流態；通過定水位穩流箱、徑流控制泵和控制電機共同作用，使得徑流出流流量恒定；通過控制配電柜直接控制造波機，使造波機根據給定參數調整波浪類型和要素；并能針對不同潮灘類型及涉水工程進行生潮、造波、波流試驗，自由選擇生潮邊界的數量、造波邊界數量，可以根據試驗需求，設置不同的波浪和水流工況，達到精確模擬實際工況的目的；能模擬多形態潮灘并進行生潮、造波、徑流試驗；根據工況選擇潮灘類型與驅動要素；選取生潮與徑流邊界數量、生潮與徑流方向及類型、生潮與徑流過程時間曲線，設置好生潮與徑流裝置參數；根據工況選擇波浪類型、造波邊界數量以及造波時空過程曲線參數，設定好造波裝置參數，達到精確模擬多形態潮灘演變的目的。

本發明具體通過如下技術方案實現：

本發明首先提供了一種四面生潮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；