一种远程控制模拟地表径流的模型试验箱系统的制作方法

本发明涉及地表径流技术领域，特别涉及一种远程控制模拟地表径流的模型试验箱系统。

背景技术：

目前，针对地面或建筑物表面径流规律的试验大多是基于相似比物理模型试验或离心模型试验开展的，设计和安装能模拟不同流量的室内试验装备是该类试验的关键工作。然而同一个设备往往不能同时模拟不同的地表径流量，因此常规的做法是在每一次试验模拟完成后，更换设备以模拟不同的地表径流量，这种做法不但会增加设备安装调试的成本，而且会使试验周期极大地延长。同时，长时间径流离心模型试验时供水难以保证的问题尚没有完善的解决方案。

地表径流是同时受到水流流速以及地面坡度影响的一种物理现象，用方便实用的方法模拟不同坡度地表在不同水流流速下的径流现象是地表径流模拟试验的关键点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种远程控制模拟地表径流的模型试验箱系统，克服了同一个地表径流模拟设备往往不能同时模拟不同地表径流量和径流流速的缺点，并节省了更换地表径流模拟设备所需的时间和所消耗的成本；可以实现模型的给水和排水的自动循环，避免了长时间地表径流离心模型试验时给水量难以保证的问题；适用性强，通过给水箱和排水箱相对高度的变化调整，可以模拟不同坡度地面的地表径流现象；可以远程自动化操作，避免了试验过程中人工操作带来的弊端和人对模拟试验过程的影响。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种远程控制模拟地表径流的模型试验箱系统，包括箱体、给水箱、压力气管、加压泵、循环水管、排水箱、排水管、抽水泵、无线信号接收装置以及远程控制器，所述箱体安放在箱体底板上并用四根相互平行的箱体支撑杆固定，箱体底板固定在试验平台上，所述箱体上通过固定滑槽连接有给水箱，所述压力气管的上端和下端分别与给水箱、加压泵连接，所述加压泵、排水箱、抽水泵均用螺栓固定在箱体上，所述加压泵、抽水泵对称分别固定安装在箱体的两侧外表面上，所述排水管的上端和下端分别与排水箱、抽水泵连接，所述给水箱与排水箱之间连接有循环水管，所述循环水管和排水管相连通，所述无线信号接收装置分别设置在给水箱、加压泵及抽水泵顶部，所述远程控制器通过向无线信号接收装置无线连接给水箱、加压泵及抽水泵，所述给水箱的正立面上设有一组可开合的给水格栅，通过格栅的开合度控制给水箱的过水断面面积，所述排水箱正立面上设有一组防止径流后水中带有的泥沙进入排水箱的排水过滤网，所述抽水泵通过排水管和循环水管将排水箱内的水输送到给水箱中，以实现径流试验时的供排水平衡。

作为本发明的一种优选技术方案，所述箱体包含有正面矩形窗口和背面矩形窗口，所述给水箱通过给水箱固定滑轮和箱体滑动连接，所述排水箱的两侧均设置有排水箱翼板，所述排水箱翼板上设置有排水箱固定螺孔，所述箱体上设置有和排水箱固定螺孔相对应的排水箱安装预留孔，所述排水箱通过排水箱固定螺孔外接螺栓和箱体固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述给水箱底部设有压力气管一号连接孔，所述加压泵顶部设有压力气管二号连接孔，所述压力气管的上端和下端分别插入压力气管一号连接孔和压力气管二号连接孔内，从而实现给水箱与加压泵的连通，所述压力气管为伸缩管，其长度根据给水箱与加压泵的相对距离而调整，所述给水箱背立面设有循环水管一号连接孔，所述抽水泵底部设有循环水管二号连接孔，所述循环水管的两端分别插入循环水管一号连接孔和循环水管二号连接孔内，从而实现给水箱与抽水泵的连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述加压泵的两侧均设置有加压泵翼板，所述加压泵翼板上设置有加压泵安装螺孔，所述箱体上设置有和加压泵安装螺孔相对应的加压泵固定螺孔，所述加压泵通过加压泵安装螺孔内旋入螺栓和箱体固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述抽水泵的两侧均设置有抽水泵翼板，所述抽水泵翼板上设置有抽水泵安装螺孔，所述箱体上设置有与抽水泵安装螺孔相对应的抽水泵安装预留螺孔，所述抽水泵通过抽水泵安装螺孔内旋入螺栓和箱体固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述排水箱底部设有排水管一号连接孔，所述抽水泵顶部设有排水管二号连接孔，将排水管的上端和下端分别插入排水管一号连接孔和排水管二号连接孔内，从而实现排水箱与抽水泵的连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述远程控制器包含有用于控制给水格栅开合度的按键a和按键b、控制加压泵输出压力值大小的按键c和按键d、控制抽水泵功率大小的按键e和按键f。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)克服了同一个地表径流模拟设备往往不能同时模拟不同地表径流量和径流流速的缺点，并节省了更换地表径流模拟设备所需的时间和所消耗的成本。

2)可以实现模型的给水和排水的自动循环，避免了长时间地表径流离心模型试验时给水量难以保证的问题。

3)适用性强，通过给水箱和排水箱相对高度的变化调整，可以模拟不同坡度地面的地表径流现象。

4)可以远程自动化操作，避免了试验过程中人工操作带来的弊端和人对模拟试验过程的影响。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是模型系统正视图；

图2是模型系统右视图；

图3是模型系统后视图；

图4是箱体正视图；

图5是箱体后视图；

图6是给水箱正视图；

图7是给水箱后视图；

图8是给水箱顶面图；

图9是给水箱底面图；

图10是排水箱正视图；

图11是排水箱顶面图；

图12是排水箱底面图；

图13是加压泵顶面图；

图14是抽水泵顶面图；

图15是抽水泵底面图；

图16是远程控制器平面图；

图中：1、箱体；1-1、箱体支撑杆；1-2、箱体底板；1-3、正面矩形窗口；1-4、加压泵固定螺孔；1-5、固定滑槽；1-6、背面矩形窗口；1-7、抽水泵安装预留螺孔；1-8、排水箱安装预留孔；2、给水箱；2-1、给水箱固定滑轮；2-2、给水格栅；2-3、压力气管一号连接孔；2-4、循环水管一号连接孔；3、压力气管；4、加压泵；4-1、加压泵翼板；4-2、加压泵安装螺孔；4-3、压力气管二号连接孔；5、循环水管；6、排水箱；6-1、排水箱翼板；6-2、排水箱固定螺孔；6-3、排水过滤网；6-4、排水管一号连接孔；7、排水管；8、抽水泵；8-1、抽水泵翼板；8-2、抽水泵安装螺孔；8-3、排水管二号连接孔；8-4、循环水管二号连接孔；9、无线信号接收装置；10、远程控制；10-1、按键a；10-2、按键b；10-3、按键c；10-4、按键d；10-5、按键e；10-6、按键f。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-16所示，本发明提供一种远程控制模拟地表径流的模型试验箱系统，包括箱体1、给水箱2、压力气管3、加压泵4、循环水管5、排水箱6、排水管7、抽水泵8、无线信号接收装置9以及远程控制器10，箱体1安放在箱体底板1-2上并用四根相互平行的箱体支撑杆1-1固定，箱体底板1-2固定在试验平台上，箱体1上通过固定滑槽1-5连接有给水箱2，压力气管3的上端和下端分别与给水箱2、加压泵4连接，加压泵4、排水箱6、抽水泵8均用螺栓固定在箱体1上，加压泵4、抽水泵8对称分别固定安装在箱体1的两侧外表面上，排水管7的上端和下端分别与排水箱6、抽水泵8连接，给水箱2与排水箱6之间连接有循环水管5，循环水管5和排水管7相连通，无线信号接收装置9分别设置在给水箱2、加压泵4及抽水泵8顶部，远程控制器10通过向无线信号接收装置9无线连接给水箱2、加压泵4及抽水泵8，给水箱2的正立面上设有一组可开合的给水格栅2-2，通过格栅的开合度控制给水箱2的过水断面面积，排水箱6正立面上设有一组防止径流后水中带有泥沙进入排水箱6的排水过滤网6-3，抽水泵8通过排水管7和循环水管5将排水箱6内的水输送到给水箱2中，以实现径流试验时的供排水平衡。

箱体1包含有正面矩形窗口1-3和背面矩形窗口1-6，给水箱2通过给水箱固定滑轮2-1和箱体1滑动连接，排水箱6的两侧均设置有排水箱翼板6-1，排水箱翼板6-1上设置有排水箱固定螺孔6-2，箱体1上设置有和排水箱固定螺孔6-2相对应的排水箱安装预留孔1-8，排水箱6通过排水箱固定螺孔6-2外接螺栓和箱体1固定连接。

给水箱2底部设有压力气管一号连接孔2-3，加压泵4顶部设有压力气管二号连接孔4-3，压力气管3的上端和下端分别插入压力气管一号连接孔2-3和压力气管二号连接孔4-3内，从而实现给水箱2与加压泵4的连通，压力气管3为伸缩管，其长度根据给水箱2与加压泵4的相对距离而调整，给水箱2背立面设有循环水管一号连接孔2-4，抽水泵8底部设有循环水管二号连接孔8-4，循环水管5的两端分别插入循环水管一号连接孔2-4和循环水管二号连接孔8-4内，从而实现给水箱2与抽水泵8的连通。

加压泵4的两侧均设置有加压泵翼板4-1，加压泵翼板4-1上设置有加压泵安装螺孔4-2，箱体1上设置有和加压泵安装螺孔4-2相对应的加压泵固定螺孔1-4，加压泵4通过加压泵安装螺孔4-2内旋入螺栓和箱体1固定连接。

抽水泵8的两侧均设置有抽水泵翼板8-1，抽水泵翼板8-1上设置有抽水泵安装螺孔8-2，箱体1上设置有与抽水泵安装螺孔8-2相对应的抽水泵安装预留螺孔1-7，抽水泵8通过抽水泵安装螺孔8-2内旋入螺栓和箱体1固定连接。

排水箱6底部设有排水管一号连接孔6-4，抽水泵8顶部设有排水管二号连接孔8-3，将排水管7的上端和下端分别插入排水管一号连接孔6-4和排水管二号连接孔8-3内，从而实现排水箱6与抽水泵8的连通。

远程控制器10包含有用于控制给水格栅2-2开合度的按键a10-1和按键b10-2、控制加压泵4输出压力值大小的按键c10-3和按键d10-4、控制抽水泵8功率大小的按键e10-5和按键f10-6，。

箱体1、给水箱2，其作用是储存和提供地面径流水源；压力气管3和加压泵4，其作用是往给水箱2中输入高压空气，以提升给水箱2中流出水的流速。

模型系统的组装：

通过将给水箱2两侧滑轮2-1嵌入固定滑槽1-5的方式将给水箱2安装在箱体1上，给水箱2安装时应保证给水箱的正立面与正面矩形窗口1-3对正；给水箱固定滑轮2-1在固定滑槽1-5内的上下滑动可以调整给水箱2的高度，以适应不同坡度的模型表面。

在加压泵翼板4-1上的加压泵安装螺孔4-1和箱体1上的加压泵安装预留螺孔1-4内旋入螺栓以固定加压泵4，将压力气管3的上端和下端分别插入压力气管一号连接孔2-3和压力气管二号连接孔4-3内，从而实现给水箱2与加压泵4的连通，压力气管3为伸缩管，其长度可根据给水箱2与加压泵4的相对距离而调整。

在排水箱翼板6-1上的排水箱安装螺孔6-2和箱体1上的排水箱安装预留螺孔1-8内旋入螺栓以固定排水箱6，排水箱安装时应保证排水箱6的正立面与背面矩形窗口1-6对正。

在抽水泵翼板8-1上的抽水泵安装螺孔8-2和箱体1上的抽水泵安装预留螺孔1-7内旋入螺栓以固定抽水泵8，将排水管7的上端和下端分别插入排水管一号连接孔6-4和排水管二号连接孔8-3内，从而实现排水箱6与抽水泵8的连通。

将循环水管5的两端分别插入循环水管一号连接孔2-4和循环水管二号连接孔8-4内，从而实现排水箱6与给水箱2的连通。

具体的，操作原理如下：通过远程控制器10上的按键a10-1和按键b10-2控制给水格栅2-2的开合度，给水格栅2-2类似于汽车排气管的可打开闭合的百叶窗结构，以调整给水箱2往模型表面给水的过水断面面积；通过远程控制器上的按键c10-3和按键d10-4控制加压泵4的输出压力值，远程控制器10的按键c10-3和按键d10-4分别和加压泵4电性连接，加压后的空气通过加压气管3进入给水箱2，使给水箱2内的气压发生改变，从而调整从给水箱2内流向模型表面的水流流速。

模型表面径流后的水通过排水过滤网6-3进入排水箱6，排水过滤网6-3可以拦截水在径流过程中携带的泥沙，避免管道堵塞和模型表面质量损失。

远程控制器10的按键e10-5和按键f10-6还分别和抽水泵9电性连接，通过远程控制器10上的按键e10-5和按键f10-6控制抽水泵8的功率，以控制排水箱6排水的效率，通过抽水泵8的作用，使排水箱6内的水通过排水管7和循环水管5进入给水箱2，以实现模型系统给水和排水量的平衡。

模型箱的几何尺寸、加压泵及抽水泵的功率等参数，可以根据模型试验相似比以及试验特征进行灵活设计。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)克服了同一个地表径流模拟设备往往不能同时模拟不同地表径流量和径流流速的缺点，并节省了更换地表径流模拟设备所需的时间和所消耗的成本。

2)可以实现模型的给水和排水的自动循环，避免了长时间地表径流离心模型试验时给水量难以保证的问题。

3)适用性强，通过给水箱和排水箱相对高度的变化调整，可以模拟不同坡度地面的地表径流现象。

4)可以远程自动化操作，避免了试验过程中人工操作带来的弊端和人对模拟试验过程的影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。