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原文传递一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置及方法

专利名称：	一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置及方法
摘要：	本发明提供了一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置及方法，所述模拟装置包括补水系统、进水系统、试验水槽、回水系统、测量系统和控制系统，补水系统包括地下水池、补水管，地下水池通过补水管与进水系统连通，进水系统与包括模型水库和进水管，模型水库通过进水管与试验水槽连通，回水系统包括沉砂池和回水渠，测量系统包括测量数据显示和存储终端、与数据显示和存储终端连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备，控制系统包括控制终端、电磁流量计、进水阀门。本发明通过调节模拟系统来流量大小，以满足模型和原型库水位变化的相似，进而保证坝体溃决过程的相似，从而打破模型筑坝材料选取和模型场地规模的限制。
专利类型：	发明专利
申请人：	长江水利委员会长江科学院
发明人：	黄卫;魏红艳;戴盼伟;段文刚;史德亮;黄明海;李利;郭辉;李静;於思瀚;滕素芬
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911379217.7
公开号：	CN111021304A
代理机构：	武汉楚天专利事务所
代理人：	孔敏
分类号：	E02B1/02;E;E02;E02B;E02B1;E02B1/02
申请人地址：	430010 湖北省武汉市黄浦大街23号
主权项：	1.一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于包括补水系统、进水系统、试验水槽(23)、回水系统、测量系统和控制系统；所述补水系统包括地下水池(16)、补水管(17)，地下水池(16)通过补水管(17)与进水系统连通；所述进水系统与包括模型水库(1)和进水管(2)，模型水库(1)通过进水管(2)与试验水槽(23)连通；所述试验水槽(23)位于模型水库(1)下方，所述试验水槽(23)为顶部及一个前端上侧壁开口的槽体结构，所述试验水槽(23)中部设有坝体(10)，所述试验水槽(23)出口位置、坝体(10)后方依次间隔设有三角堰(11)和溢流堰(14)；所述回水系统包括沉砂池和回水渠(15)，所述沉砂池包括设于试验水槽(23)出口的粗砂沉砂池(12)和细砂沉砂池(13)，其中粗砂沉砂池(12)位于三角堰(11)和溢流堰(14)之间，细砂沉砂池(13)位于溢流堰(14)和前端下侧壁之间，且细砂沉砂池(13)通过回水渠(15)与地下水池(16)连通；所述测量系统包括测量数据显示和存储终端(22)、与数据显示和存储终端(22)连接的流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备；所述控制系统包括控制终端(21)、电磁流量计(18)、进水阀门(3)，电磁流量计(18)设于补水管(17)上，进水阀门(3)设于进水管(2)上，电磁流量计(18)、进水阀门(3)以及流速测量设备、水位测量设备、压力测量设备均与控制终端(21)连接。 2.根据权利要求1所述的基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于：所述流速测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游高速摄像机(6)、下游高速摄像机(7)；所述水位测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游水位计(4)、下游水位计(5)，所述压力测量设备包括分别设于试验水槽(23)前、后部的上游测压管(8)、下游测压管(9)，坝体(10)前部空间为试验水槽(23)前部，坝体(10)后部空间为试验水槽(23)后部。 3.根据权利要求1所述的基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟装置，其特征在于：补水管(17)上设有补水阀门(19)、抽水泵(20)，补水阀门(19)、抽水泵(20)与控制终端(21)连接。 4.一种基于库容实时调节的堤坝溃决试验复合模拟方法，其特征在于应用权利要求1-3中任一项所述装置进行，所述方法包括如下步骤：根据公式(1)分别建立原型和模型水库的水库容曲线，作为基础资料输入控制终端(21)；其中，V为水库库容，z为水位，Zb表示水库底部高程，Zs表示水库水面高程，A(z)表示某一水位时的水面面积；测量试验水槽(23)出口边界处三角堰(11)水位，并换算为出口流量(Qout)m；根据公式(4b)换算得到原型下泄流量(Qout)p： (Qout)p＝L1.5(Qout)m (4b) 原型水位变化采用公式(3)计算得到，其中原型的Qin(t)由实测资料给定，Qout(t)由公式(4b)计算得到：其中，是水位与库容关系函数对V的偏导数，根据原型水位变化以及公式(4a)和(4c)，计算得到模型水位变化由公式(4a)和(4c)，可得 (dz)p＝L(dz)m (4a) (dt)p＝L0.5(dt)m (4c) 根据模型公式(3)，计算得到模型来流量(Qin)m，控制终端(21)根据计算出的模型来流量(Qin)m以及采用电磁流量计(18)所测流量，控制抽水泵(20)运行，控制模型来流流量的大小以模拟溃决过程：其中，是模型水位与库容关系函数对V的偏导数，
所属类别：	发明专利