一种适用于江湖交汇水系的江湖关系试验研究装置及方法

摘要

本发明属于水利工程模拟试验领域，具体涉及一种适用于江湖交汇水系的江湖关系试验研究装置及方法。本发明的适用于江湖交汇水系的江湖关系试验研究装置，包括微尺度的河湖模型模块、模型调节模块和江湖关系测量模块，具体由水沙输入口、河道微尺度模型、湖泊微尺度模型、湖口闸门、电磁水沙分离器、升降电机、微型气泵、变糙率底垫、通气孔、螺旋搅拌泵、水位计、数字磁通计、数字高斯计和表磁分布测量仪等设备单元组成。针对上述模型试验装置，本发明还提供了一种适用于江湖交汇水系的江湖关系试验研究方法，可在微尺度三维空间条件下，对超大尺度江湖交汇水系原型，定量物理相似模拟和测定江湖关系的时空变化。

主权项

一种适用于江湖交汇水系的江湖关系试验研究装置，其特征在于：包括河湖模型模块、模型调节模块和江湖关系测量模块；所述河湖模型模块包括水沙输入口(1)、河道微尺度模型(2)、湖泊微尺度模型(3)、湖口闸门(4)和电磁水沙分离器(5)；河道微尺度模型(2)用于对流域的干流河道物理建模，湖泊微尺度模型(3)用于对与干流连接的通江湖泊湖区物理建模，湖泊子流域内有支流流入，河道微尺度模型(2)与湖泊微尺度模型(3)通过可调节开敞度的湖口闸门(4)连接，当湖口闸门(4)完全开敞时，江湖水系之间无障碍连通；河道微尺度模型(2)上游与湖泊微尺度模型(3)支流上游均安置有可调节水量和泥沙量大小的水沙输入口(1)；河道微尺度模型(2)下游末端安置有电磁水沙分离器(5)，用于将流出的磁性水体去磁化，实现清水和示踪剂的循环使用；所述的模型调节模块包括升降电机(6)、微型气泵(7)、变糙率底垫(8)、通气孔(9)和螺旋搅拌泵(10)；升降电机(6)与河道微尺度模型(2)底板连接，用于调整模型河道比降，控制河流流态；变糙率底垫(8)安放在河道微尺度模型(2)与湖泊微尺度模型(3)的床面上，用于调整模型河床和湖床糙率空间分布；通气孔(9)布置在河道微尺度模型(2)边壁，用于降低微尺度模型过度缩放造成的边界层粘滞作用；螺旋搅拌泵(10)安装在河道微尺度模型(2)上游靠近水沙输入口(1)处，用于增强河流水体紊动，提高模型水流输沙效率；变糙率底垫(8)与通气孔(9)均与微型气泵(7)相连；所述的江湖关系测量模块包括水位计(11)、数字磁通计(12)、数字高斯计(13)和表磁分布测量仪(14)；水位计(11)和数字磁通计(12)安装于河道微尺度模型(2)中的各控制断面，数字高斯计(13)通过悬挂装置非接触式安装于湖泊微尺度模型(3)中的湖泊控制测点上方，表磁分布测量仪(14)通过悬挂装置非接触式安装于湖泊湿地区域的上方；水位计(11)用于测量各时刻的水位，数字磁通计(12)用于记录各时刻磁通量，数字高斯计(13)用于测量湖区单位体积水体磁感应强度，表磁分布测量仪(14)用于记录湿地区域水体磁感应强度；数字磁通计(12)、数字高斯计(13)和表磁分布测量仪(14)均为非接触式测量，对流态不产生影响。