一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置及侵蚀量计算方法

摘要

一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置，包括规则长方形水槽，规则长方形水槽一端设有供水装置，供水装置后方的规则长方形水槽内设置有大坝模型，大坝模型后方的规则长方形水槽内设置有水力学测量仪器，规则长方形水槽下方设置有升降装置，大坝模型与供水装置之间的规则长方形水槽内放置有细粒砂堆积体。本发明提供的一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置及侵蚀量计算方法，可以解决现有技术无法实验室评估拆坝影响的问题，能模拟上游大坝拆除后，水库内淤积的细粒砂的侵蚀实验装置及测定侵蚀量的方法，能够在实验室中获取溃坝后的泥沙侵蚀实验数据。

说明书

技术领域

本发明涉及水力学模型实验设施技术领域，尤其是一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置及侵蚀量计算方法。

背景技术

拆坝已经成为了一种重要的河流管理措施，而拆坝后水库中大量淤积的泥沙的侵蚀问题，将成为拆坝与否的决定性因素之一。目前我国已经有多座小型水坝即将达到使用寿命，还有一些病危坝急需处理，且由于我国北方河流多沙的特点，急需一种能够模拟拆坝后的细粒砂侵蚀过程模型，来评估拆坝对下游河道的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置及侵蚀量计算方法，可以解决现有技术无法实验室评估拆坝影响的问题，能模拟上游大坝拆除后，水库内淤积的细粒砂的侵蚀实验装置及测定侵蚀量的方法，能够在实验室中获取溃坝后的泥沙侵蚀实验数据。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置，包括规则长方形水槽，规则长方形水槽一端设有供水装置，供水装置后方的规则长方形水槽内设置有大坝模型，大坝模型后方的规则长方形水槽内设置有水力学测量仪器，规则长方形水槽下方设置有升降装置，大坝模型与供水装置之间的规则长方形水槽内放置有细粒砂堆积体。

水力学测量仪器中，流速仪和悬浮沉积物沉降速度分析仪分别位于细粒砂后的规则长方形水槽的两侧，流速仪的后方设置有测量长尺。

大坝模型为不锈钢模型，通过卡槽设置于规则长方形水槽内。

一种采用上述装置进行侵蚀量计算的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：向大坝模型与供水装置之间的规则长方形水槽内注水直至水莫过细粒砂堆积体上表面；

步骤2：测出供水装置的来水流速，并对规则长方形水槽进行注水，在注水的同时抽出大坝模型模拟拆坝过程；

步骤3：打开流速仪和悬浮沉积物沉降速度分析仪，将水流速度记为V，水深记为H，细沙沉降速率记为v_s；

步骤4：按照下述公式计算下游水流中悬移质浓度C，其中重力加速度为g

步骤5：基于公式质量m＝C×A，由于水槽6为规则立方体，通过水深计算出过水面积A，通过步骤4算出悬移质浓度C，即可得泥沙侵蚀量m。

步骤1中，注水直至水莫过细粒砂堆积体上表面后，将整个装置静置24小时，使水和沙充分接触。

步骤5中，过水面积A由水深乘以水槽宽度得到。

本发明提供的一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置及侵蚀量计算方法，有益效果如下：

1、通过调整供水装置的水流的流速，可以模拟不同流速的天然洪水。

2、通过升降装置，达到模拟不同底坡的河床的目的。

3、设置不同水力学测量仪器，可以方便快捷地捕捉到难以获取的拆坝实验数据。

4、安装简单，操作方便，可以广泛应用于拆坝实验当中，对正确认识拆坝对坝后沉积泥沙的侵蚀机理，从而为真实拆坝工程提供理论支撑。

可以解决现有技术无法实验室评估拆坝影响的问题，能模拟上游大坝拆除后，水库内淤积的细粒砂的侵蚀实验装置及测定侵蚀量的方法，能够在实验室中获取溃坝后的泥沙侵蚀实验数据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明装置的俯视图；

图2为本发明装置的竖向剖视图；

图3为本发明装置的升降装置的示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1-图3所示，一种拆坝对坝后细粒沉积物侵蚀影响装置，包括规则长方形水槽6，规则长方形水槽6一端设有供水装置1，供水装置1后方的规则长方形水槽6内设置有大坝模型2，大坝模型2后方的规则长方形水槽6内设置有水力学测量仪器，规则长方形水槽6下方设置有升降装置7，大坝模型2与供水装置1之间的规则长方形水槽6内放置有细粒砂堆积体8。

水力学测量仪器中，流速仪3和悬浮沉积物沉降速度分析仪5分别位于细粒砂后的规则长方形水槽6的两侧，流速仪3的后方设置有测量长尺4，测量长尺4用于测量水深。

大坝模型2为不锈钢模型，防止水流及泥沙对挡板造成损坏，通过卡槽设置于规则长方形水槽6内。

流速仪3优选为声学多普勒流速仪(ADV)，供水装置1优选为供水龙头，规则长方形水槽6为采用有机玻璃制成的水槽。

升降装置7为嵌套式升降结构。

实施例二

一种采用上述装置进行侵蚀量计算的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：向大坝模型2与供水装置1之间的规则长方形水槽6内注水直至水莫过细粒砂堆积体8上表面；

步骤2：利用量筒、秒表和测量长尺4测量出供水龙头的来水流速，并对规则长方形水槽6进行注水，在注水的同时抽出大坝模型2模拟拆坝过程；

步骤3：打开流速仪3和悬浮沉积物沉降速度分析仪5，将水流速度记为V，水深记为H，细沙沉降速率记为v_s；

步骤4：按照下述公式计算下游水流中悬移质浓度C，其中重力加速度为g

步骤5：基于公式质量m＝C×A，由于水槽6为规则立方体，通过水深计算出过水面积A，通过步骤4算出悬移质浓度C，即可得泥沙侵蚀量m。

步骤1中，注水直至水莫过细粒砂堆积体8上表面后，将整个装置静置24小时，使水和沙充分接触。

步骤5中，过水面积A由水深乘以水槽宽度得到。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。