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原文传递一种水沙界面污染物输移实验装置及其实施方法

专利名称：	一种水沙界面污染物输移实验装置及其实施方法
摘要：	本发明公开了一种水沙界面污染物输移实验装置及其实施方法，实验装置包括实验溶液箱，与水槽主体相连；多泵联动系统，由五组离心泵和阀门并联而成；位于水槽前端的上游水池；模拟河床水槽主体段及拦沙池；多频率水位控制系统，包括驱动系统、传动系统及水位控制闸门；水槽末端设有尾水池。实验方法主要包括：建立室内循环水槽及实验沙坡，通过调节循环流量及水深大小和频率，模拟不同洪峰及洪水历时驱动下的污染物在水沙界面的输移。本发明通过收集实验数据以及相关参数，对多频率洪水驱动下水沙界面污染物输移进行了模拟，反映了河流不同参数洪水对水沙界面及潜流带污染物传输的影响；并且实验装置能够改变流量、流量变化频率、水位、水位变化频率等多种洪水参数，实验方便、成果直观。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	郝永飞;金光球;张欢;唐洪武;张向洋;莫玉铭;邵文慧;陈鹤翔;李凌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910063619.X
公开号：	CN109827874A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	梁耀文
分类号：	G01N13/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	211100 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
主权项：	1.一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：包括实验溶液箱、多泵联动系统、上游水池、模拟河床水槽、拦沙池、多频率水位控制系统和尾水池，所述模拟河床水槽由上游水池、拦沙池和尾水池构成，所述实验溶液箱通过多泵联动系统与上游水池连接，所述上游水池与尾水池之间设置有拦沙池，所述模拟河床水槽上方设置有多频率水位控制系统；所述多频率水位控制系统由驱动系统、传动系统和水位控制闸门构成，所述模拟河床水槽内设置有整流段和沙坡，所述整流段与上游水池之间设置有消能拦污栅。 2.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述多泵联动系统由五组离心泵和ZAZP型电动调节阀门并联而成，所述五组离心泵一端与汇流接口连接，所述汇流接口另一端连接PVC进水管并装有电磁流量计。 3.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述模拟河床水槽为五面隔水的箱体结构，底部为金属底板，背面为金属板，正面为有机玻璃板。 4.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述上游水池下部连接PVC多孔进水管，多孔进水管端设有稳水装置，所述稳水装置为直径大于PVC多孔进水管管径的有机玻璃板。 5.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述驱动系统通过支座与模拟河床水槽上表面固定，所述支座上设置有变频器，所述变频器另一端连接有电动机，所述电动机上设置有闸门升降幅度调节器。 6.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述传动系统由第一定滑轮、第二定滑轮、固定扣、钢绞线和支架，所述支架固定设置在模拟河床水槽上表面，所述第一定滑轮设置在闸门升降幅度调节器上、第二定滑轮设置在支架上，所述第一定滑轮和第二定滑轮之间设置有钢绞线，所述钢绞线通过固定扣固定。 7.根据权利要求6所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述钢绞线上设置有弹簧转盘，所述弹簧转盘由弹簧盘和钢绞线转向支点构成。 8.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述水位控制闸门由闸门槽和升降闸门构成，所述闸门槽固定在模拟河床水槽内壁，升降闸门固定在闸门槽内，闸门槽靠近沙坡的一侧固定设置有有机玻璃板，所述有机玻璃板下半部分设置有挡水隔板，有机玻璃板上半部分设置有多孔板，所述多孔板外表面设置有拦沙网。 9.根据权利要求1所述的一种水沙界面污染物输移实验装置，其特征在于：所述尾水池底部设置有回水管，所述回水管上设置有溢流堰。 10.一种如权利要求1-9之一所述的水沙界面污染物输移实验装置的实施方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)按照实验要求设置沙坡形状，调节升降闸门至初始最低位置，保证钢绞线与闸门升降幅度调节器中轴线垂直，同时弹簧转盘的弹簧盘收紧，钢绞线绷直，保持ZAZP型电动调节阀门关闭，添加去离子水至模拟河床水槽内，达到初始溢流高度，添加所需水量至实验溶液箱内； (2)按照初始流量打开离心泵，开启ZAZP型电动调节阀门，使水流在模拟河床水槽内充分循环； (3)将摄影相机布置与模拟河床水槽前，开启相机，进行图像采集； (4)在实验溶液箱内加入适量诱惑红染色剂作为示踪剂，搅拌均匀，使之完全融合； (5)待示踪剂进入沙坡并达到交换相对稳定之后，开启变频器和电动机，按照设定的转动频率产生所需大小和周期的半波正弦水位信号，同时改变ZAZP型电动调节阀门输入电信号，产生半波正弦流量信号； (6)完成一个流量输入周期后使ZAZP型电动调节阀门输入电信号回到初始值，电动机驱动升降幅度调节器转动一周后关闭电动机和变频器； (7)待实验示踪溶液在沙坡内交换稳定后，关闭流量阀门，取出泥沙清洗； (8)改变流量变化频率与幅度和水位变化频率与幅度，进行重复试验。
所属类别：	发明专利