一种适用于峡谷型水库的异重流模型试验方法

摘要

本发明涉及一种水工模型试验方法，特别涉及一种适用于峡谷型水库的异重流模型试验方法，属于水利工程技术领域，其IPC国际专利分类号为E02B 1/02。该试验方法在模型两岸设置轨道，在模型上设置能够沿轨道上下游移动的采样桥，在采样桥上的探杆上集成安装了由取样管和铜管组成的取样装置，取样管与负压装置连通，负压装置包括水环泵、储气罐和抽压管。通过负压装置和安装在不同水深部位的取样管，可以非常方便及时地对多个断面、不同水深取样，提高了取样的效率和含沙量样本的有效性，增加了试验数据的数据量，提高了试验精度，工作效率显著提高。

主权项

一种适用于峡谷型水库的异重流模型试验方法和试验装置，其特征在于，包括以下主要步骤：(1)根据实测资料，选用合适的几何比尺：水平比尺300，垂直比尺60，建立水库物理模型；(2)在模型的两岸，分别固定设置一条轨道(1)，两条所述轨道(1)的走向分别与两岸的走向一致；根据模型计划测量的断面数量，设置多个横跨模型两岸的采样桥(2)，采样桥(2)宽度为0.5‑1.5米；在所述采样桥(2)的两侧固定设置有导轨，在所述采样桥(2)的两端设置有滑动装置，所述滑动装置能够同时沿着所述轨道(1)和采样桥(2)两侧的导轨滑动；(3)在所述采样桥(2)上游侧的导轨上安装有一根金属探杆(3)，所述探杆(3)与所述导轨连接处设有水平和垂直调整螺栓，利用所述水平调整螺栓，使所述探杆(3)能够沿着所述导轨水平移动，利用所述垂直调整螺栓，使所述探杆(3)能够垂直移动；在所述探杆(3)上固定安装有触底板(5)，所述触底板(5)与探杆(3)垂直；(4)在所述探杆(3)上安装取样装置，所述取样装置包括1根辅助水尺和4根取样管(4)；所述辅助水尺固定在所述探杆(3)上，用于测量水深；4根所述的取样管(4)为软性胶管，绑定在所述探杆(3)上，每根所述取样管(4)的进水端安装有铜管(6)，4根铜管(6)的入水口朝向水库上游来水方向，且每根铜管(6)在探杆(3)上的高度位置不同，用于在不同的水深留取水样；4根取样管(4)的另一端延伸到模型墙体(14)的外侧，在取水管(4)出水端安装有取样控制阀门，用于开始或停止取样；取水管(4)出水端的高程应当低于所述铜管(6)的高程；(5)在水库模型的外部设置负压装置，所述负压装置由水环真空泵(7)、储气罐(8)、抽压管(9)和抽样桶(10)组成，水环真空泵(7)连接所述储气罐(8)，所述储气罐(8)连接所述抽压管(9)，抽压管(9)包括抽压干管和抽压支管，抽压干管和抽压支管通过三通连接，抽压干管布设在模型墙体(14)的外侧，抽压支管布设在临近取样管(4)出水端的地方，抽压支管进口端安装有控制阀门；所述抽样桶(10)的上部设有2个接口，其中一个接口通过软性胶管与所述抽压支管的出口端连通，另一个接口安装有与所述抽样管(4)出水端匹配的插接头(11)；在临近取样管(4)出水端的模型墙体(14)外侧安装1个接水槽(12)，所述接水槽(12)和所述抽样桶(10)的底部均与排弃水管(13)连通，用于排泄取水管的弃水；(6)设置弃水冲洗装置，所述冲洗装置包括一台清水泵(16)和抽水管，所述清水泵(16)通过抽水管抽取蓄水池(15)内的清水，用于冲洗抽样桶(10)和接水槽(12)的弃水淤积在排弃水管(13)内的泥沙；(7)分别在临近采样桥(2)、接水槽(12)和水环真空泵(7)的地方设置简易通讯装置，用于上述三个地方的操作人员随时联系，做好试验的配合；(8)根据水库上游来水来沙的实测资料，进行水库模型放水；(9)开启负压装置，使抽压干管和抽压支管内的气压为负1个大气压；将4根取样管(4)出水端依次插接到抽样桶(10)的插接头(11)上，打开取样管(4)和抽压支管的控制阀门，在负压的作用下，使取样管(4)内充满浑水，然后关闭控制阀门，将取样管(4)出水端放置在接水槽(12)内；(10)取样时，根据取样管(4)的长度，先将取样管(4)内的浑水在接水槽(12)内排泄20‑60秒，使取样管(4)内先前存蓄的浑水排净，保证每次取样均为实时含沙量取样，然后，将比重瓶放置在接水槽(12)内，将取样管(4)出水口置于比重瓶口，利用比重瓶进行含沙量取样，比重瓶满时关闭取样控制阀门；(11)通过试验数据分析，或者在模型上观测到异重流潜入后，在潜入断面下游，应加密测验，观测异重流到达每个拟测验断面的时间；(12)试验进行一定时间后，启动弃水冲洗装置，冲洗排弃水管(13)内淤积的泥沙。