实验室泥沙启动流速量测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种泥沙启动速度测量系统，具体涉及一种实验室泥沙启动流速量测系统。
【背景技术】
[0002]泥沙启动流速在现实工程中是一个重要的物理参数，无论是港口修建，河道整治还是桥梁建设都要考虑到河床泥沙启动流速对工程使用及安全方面的影响。以下简单介绍一下泥沙启动流速在工程上的具体应用。
[0003]随着近些年政府对民生工程的大力建设，桥梁工程如雨后春笋一般出现在大大小小的河流上。桥梁建设过程中，对桥墩附近的河床防冲防护工作对工程安全极其重要。在确定具体保护措施时，需要对桥墩附近的河床通过打粧采集泥沙样本，进行泥沙启动流速试验。通过确定的泥沙启动流速，设计合理的保护办法。因此，泥沙启动流速在桥梁设计过程中起着举足轻重的作用。但是对于大多数水力学水槽而言，从经济和实用性的角度出发，其设计流速一般都不太大，变坡范围也不会很大，因此当需要较大流速试验时，如在测量粘性土启动流速时，就会出现一些问题。本实用新型主要目的就是通过改变过水断面的尺寸，有效的解决这些问题
[0004]近些年城市河道治理工程在城市市政规划中占了相当大的比重，如何通过城市河道上的水工建筑物调节水量以达到城市河道冲淤平衡，进而保证河势稳定的工程中，泥沙启动流速作为一个重要的控制参数，为科学的规划提供理论上的依据。但是对于河道泥沙启动流速的测量还会遇到与桥梁建设过程中，泥沙启动流速测量类似的问题。
[0005]随着经济的发展与科技技术的进步，加强对近海开发已经成为一种趋势，近海港口建筑物的建设越来越多，泥沙启动流速测量问题也得到越来越多的重视。本实用新型都可以在这些类似试验中得到良好的应用。
【实用新型内容】
[0006]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种实验室泥沙启动流速量测系统，通过减小下游第一管道过水断面面积的方式，利用升压室的高水头作用，以增加沙样放置槽试验段流速，测量不同流速下的泥沙启动流速。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型的一种实验室泥沙启动流速量测系统，包括升压室、为升压室提供水源的水泵，所述水泵与升压室之间安装有阀门，阀门与升压室之间设有电磁流量计，升压室通过第一管道将水送入到沉沙槽中，电磁流量计处的过水断面面积大于第一管道的过水断面面积，在第一管道上安装有沙样放置槽和观察窗，沉沙槽与回水槽连通，回水槽通过输水管道与水泵连接。
[0008]作为优选，所述升压室内设有升压室筛板。
[0009]作为优选，所述第一管道内设有观察段筛板。
[0010]作为优选，所述沉沙槽中设有防沙板。
[0011]作为优选，所述观察窗为玻璃凸透镜，镶嵌在第一管道上。
[0012]作为优选，所述沉沙槽的进口和出口为圆锥状。
[0013]本系统的设计原理是在通过相同流量Q的条件下，利用升压室的高水头并且减小试验段的过水断面面积，从而增加试验段的流速。主要实现步骤是在试验前将待测沙样分别放入沙样放置槽内，盖好样品保护片。打开水泵装置，通过电磁流量计的读数调节阀门的开关程度，进而调整系统内的流量，由于观测段过水断面面积小于电磁流量计段的过水断面面积，将会导致升压室内的水位上升，随着升压室内的水位的升高，系统观察段内流速会逐渐加大，最终得到临近理论计算的流速。此时，升压室内的水位不在变化。接下来缓慢抽出样品保护片，通过观察窗观察泥沙颗粒启动情况。在观察的过程中逐渐加大上游流量。当泥沙启动时，记录此时的流量Q即可。本装置既可以解决由于试验条件不足水泵流量小或者试验水槽无法大范围变坡所造成的流速不足导致的泥沙启动流速测量失败，又可以避免由于水面波动造成的测量不准确。
[0014]有益效果:本实用新型的
[0015]1、由于沙样放置槽为有压流状态，可以减小由于水面波动造成的实验误差，保证泥沙启动流速的准确性；
[0016]2、本实用新型系统是一个自循环系统，可以避免试验过程中对水源的要求，可以在实验前通过人工向回水槽内放水的方式，达到系统的用水要求；
[0017]3、本实用新型的流速变化范围大，既可以测量流速在几十公分的散粒体泥沙的启动流速，也可以测量流速在几米范围内的粉质沙启动流速；
[0018]4、本实用新型的观察窗采用凸透镜设计，可以有效放大沙样放置槽表面泥沙颗粒，便于观察，可以提高试验精度；
[0019]5、本实用新型装置安装、拆卸简单，可以重复使用，制作工序简单，所使用的材料都是实验室常见材料，经济性很好，不会增加试验成本。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的俯视结构示意图；
[0021]图2为本实用新型的主视结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0023]如图1和图2所示，本实用新型的一种实验室泥沙启动流速量测系统，包括升压室5、为升压室5提供水源的水泵1，所述水泵I与升压室5之间安装有阀门2，阀门2与升压室5之间设有电磁流量计3，升压室5通过第一管道将水送入到沉沙槽7中，电磁流量计3处的过水断面面积大于第一管道的过水断面面积，在第一管道上安装有沙样放置槽6和观察窗，沉沙槽7与回水槽8连通，回水槽8通过输水管道10与水泵I连接，回水槽8的作用是储存水，以便完成整个系统的自循环。回水槽8为长方体结构，上游面通过第二管道与沉沙槽7连接，下游面通过输水管道10与水泵I连接。第二管道、输水管道10和第一管道都为塑料软管。
[0024]在本实用新型中，所述升压室5内设有升压室筛板4，所述第一管道内设有观察段筛板9，升压室筛板4和观察段筛板9用于调整升压室5内部流态和观察段内的流态，避免出现恶劣流态，使水流在试验观察段保持平顺。所述沉沙槽7中设有防沙板，沉沙槽7和防沙板的作用是避免运动起来的泥沙进入水泵1，造成对水泵I的磨损，沉沙槽7采用有机玻璃制成，通过管道与回水槽8连接，内部的防沙板采用在有机玻璃上打孔的方式制作，位置斜置于与回水槽8连接管道前。
[0025]在本实用新型中，所述观察窗为玻璃凸透镜，镶嵌在第一管道上，玻璃凸透镜具有放大作用，可以更加方便的观察沙样放置槽6内泥沙颗粒的运动情况；所述沉沙槽的进口和出口为圆锥状，这样保证泥沙在运动的时候通过圆锥状的口滑落到沉沙槽7中，进一步的保证沙子在沉沙槽7中。
[0026]在本实用新型中，沙样放置槽6中放置有样品保护片，样品保护片为厚度约0.5mm左右的有机玻璃板制作，其大小几何尺寸与沙样放置槽6上表面相同。样品保护片在观察窗一侧边缘有一个长片型把手，用于样品保护片的拉离。升压室5采用有机玻璃粘结制成，为长方体结构，上游面的管道进水口与下游面管道出口成对角分布。升压室5的作用在于提高观测段前部的水头，保证观测段为有压流，增加观测段的流速。
[0027]在本实用新型中，水泵I不需要扬程过大，小扬程水泵I就可以满足系统配备要求，这样有以下三点好处:首先，小扬程水泵I在运行过程中振动较小，可以避免由于振动造成的泥沙启动影响实验结果的准确性；其次，小扬程水泵I功率低，在无动力电的实验室也可进行使用；最后，小扬程水泵I购买价格低，应用过程功耗小，可以减小试验成本。水泵I固定于地面，以减小其振动造成的试验误差。
[0028]本实用新型在使用时，包括以下步骤:
[0029]第一步:在实验前，通过朔料软管管道将系统连接起来，在各个管道接口处，采用试验橡皮泥进行止水处理；
[0030]第二步:将待测沙洋放置于沙样放置槽6内，盖好样品保护片，插入系统底部；
[0031]第三步:打开水龙头或者采用人工方式向回水槽8内注入足够多的水，检查系统管道的止水情况，对漏水处进行漏水处理；
[0032]第四步:打开水泵I和阀门2，通过电磁流量计3的读数，控制进入系统内的流量Q，同时，观察升压室5内的水面变化情况，当水面平稳后，抽离样品保护片，缓慢调整阀门2 ；
[0033]第五步:当泥沙大量启动时，记录此时电磁流量计3上的流量Q ；
[0034]第六步:数据处理，利用流速V与第一管道的断面面积S(即为第一管道的截面积)和流量Q之间的关系，算出流速V即为泥沙的启动流速，数据处理关系式V = Q/So
[0035]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:包括升压室、为升压室提供水源的水泵，所述水泵与升压室之间安装有阀门，阀门与升压室之间设有电磁流量计，升压室通过第一管道将水送入到沉沙槽中，电磁流量计处的过水断面面积大于第一管道的过水断面面积，在第一管道上安装有沙样放置槽和观察窗，沉沙槽与回水槽连通，回水槽通过输水管道与水泵连接。
2.根据权利要求1所述的实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:所述升压室内设有升压室筛板。
3.根据权利要求2所述的实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:所述第一管道内设有观察段筛板。
4.根据权利要求3所述的实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:所述沉沙槽中设有防沙板。
5.根据权利要求4所述的实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:所述观察窗为玻璃凸透镜，镶嵌在第一管道上。
6.根据权利要求4所述的实验室泥沙启动流速量测系统，其特征在于:所述沉沙槽的进口和出口为圆锥状。
【专利摘要】本实用新型公开了一种实验室泥沙启动流速量测系统，包括升压室、为升压室提供水源的水泵，所述水泵与升压室之间安装有阀门，阀门与升压室之间设有电磁流量计，升压室通过第一管道将水送入到沉沙槽中，电磁流量计处的过水断面面积大于第一管道的过水断面面积，在第一管道上安装有沙样放置槽和观察窗，沉沙槽与回水槽连通，回水槽通过输水管道与水泵连接。本实用新型的一种实验室泥沙启动流速量测系统，通过减小下游第一管道过水断面面积的方式，利用升压室的高水头作用，以增加沙样放置槽试验段流速，测量不同流速下的泥沙启动流速。
【IPC分类】G01P5-08, G01M10-00
【公开号】CN204514951
【申请号】CN201520165775
【发明人】杨校礼, 方文超, 吴龙华, 李昱, 崔贞, 张汇明
【申请人】河海大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月23日