[發明專利]一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202210162111.7
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN115100939A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 范寧;姚永亮;谷川;葛苗苗;胡怡璇;于小博
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 鄭書利

1.一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：包括水環境系統、潮汐水位調控系統、監測分析系統和模擬海床土樣，所述水環境系統包括環境水箱，環境水箱內設模擬海床區、模擬海水區和調控區，所述海床土樣置于模擬海床區，模擬海水位于模擬海水區，所述潮汐水位調控系統通過管道與調控區連接，控制模擬海水水位的上升或下降，模擬潮汐漲落周期，所述監測分析系統分別監測土體和模擬海水。

2.根據權利要求1所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述潮汐水位調控系統包括供水箱、變頻潛水泵和流量調控閥，所述供水箱通過水管與外部水源連接，所述供水箱的出水端通過進水水管連接至調控區，所述進水水管上設置流量調控閥，所述供水箱的進水端通過出水水管連接，所述出水水管設置有變頻潛水泵。

3.根據權利要求1或2所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述監測分析系統包括土樣監測系統和海水監測系統，所述土樣監測系統包括土體水位監測儀、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器，所述土體水位監測儀、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器分別埋設于土體內。

4.根據權利要求3所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述海水監測系統包括水位尺和攝像機，水位尺貼設與環境水箱外側，攝像機置于環境水箱外部前方。

5.根據權利要求1或2或4所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述海床土樣底部鋪設固結砂板，海床土樣頂部設有加載裝置，所述海床土樣和固結砂板之間設置下土工布，海床土樣和加載裝置之間設置有上土工布，所述加載裝置包括帶孔加載板和放置于加載板上方的不同重量的加載砝碼。

6.根據權利要求5所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述環境水箱內設有可拆卸的第一阻隔板和第二阻隔板，環境水箱側壁設置有兩對導槽，第一阻隔板和第二阻隔板分別插入導槽內，所述第一阻隔板和第二阻隔板將環境水箱分割成模擬海床區、模擬海水區和調控區。

7.根據權利要求1、2、4或6所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述供水箱上設置有調節箱，所述調節箱與供水箱的連接處設置進料口，所述調節箱內放置海水鹽，所述供水箱設置有鹽水濃度監測裝置，所述供水箱內部具有模擬海水調節腔和模擬海水儲存腔，所述鹽水濃度監測裝置包括鹽水濃度測量儀器和與鹽水濃度測量儀器連接的鹽度傳感器，鹽度傳感器設置于模擬海水調節腔內。

8.根據權利要求7所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，其特征是：所述模擬海水調節腔內還包括有可轉動的攪拌輪。

9.根據權利要求1所述的一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置的試驗方法，其特征是：步驟如下，

(1)環境水箱內插入可拆卸第一阻隔板和第二阻隔板，將環境水箱分為模擬海床區、模擬海水區和調控區三部分，將攝像機放置在環境水箱正前方；

(2)固結海床土樣，

環境水箱的模擬海床區由下至上依次放置固結砂板、下土工布、土樣、上土工布和加載裝置，加載裝置包括帶孔加載板和加載砝碼，加載砝碼放置于加載板上，水位監測儀、土壓力傳感器、孔壓力傳感器放置于土樣內部，

依次增加加載砝碼重量，通過固結砂板和帶孔加載板實現土樣的雙向固結排水；

(3)海床土樣充分固結，輸入模擬海水，

打開流量調控閥，供水箱內水源向環境水箱內輸送，打開第一阻隔板和第二阻隔板，使調控區內水源流向模擬海水區，直至海水達到初始水位線，模擬海床區和模擬海水區之間的第一阻隔板呈全部打開狀態，模擬海水區和調控區之間的第二阻隔板呈局部打開狀態；

(4)模擬潮汐漲落周期，

開啟變頻潛水泵，將環境水箱內的水開始向供水箱內抽送，并調節水泵頻率，使環境水箱的進水流量大于抽水流量，達到潮汐水位上漲的效果；潮汐水位漲到一定高度，調節流量調控閥和變頻潛水泵，使環境水箱的進水量小于抽水量，達到潮汐水位下降的效果，

重復以上操作，進行下一個周期的潮汐漲落。

(5)試驗過程中，可用水位尺記錄潮汐漲落過程的水位變化，用土體水位監測儀、土壓力傳感器、孔隙水壓力傳感器分別監測土樣中的地下水位、土壓力、孔隙水壓力數據并記錄，由攝像機拍攝記錄水在土樣中的滲流過程和滲流路徑。

(6)多個周期的潮汐模擬結束后，關閉變頻潛水泵和流量調控閥，結束試驗，進行后續的數據處理和相關研究。