专利名称：一种河工物理模型用的水下集沙器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水利科技领域，特别是涉及一种河工物理模型用的水下集沙器。
背景技术：
河工物理模型主要用于预测水沙运动与河床演变。在航道整治、圈围造地以及水库、码头建设等重大水利工程平面布置、实施效果以及施工顺序等关键技术问题研究中，河工物理模型是目前最常用、最可靠的研究手段。水下床面泥沙输移规律研究是河工物理模型试验经常涉及的重要问题，一般采用定床输沙试验，在定床输沙试验中，水下模型沙的采集是试验过程中的重要环节之一，采集效果是否理想、采集方式是否合理均将影响试验成果的质量，甚至决定试验的成败。对于解决河工物理模型水下泥沙采集难题，至今尚未找到理想的方法，目前通用的方法是在模型上布置简易集沙盒(将集沙盒嵌入河床内)收集泥沙。集沙盒有两种型式， 一种是敞口集沙盒，另一种是半敞口集沙盒。敞口集沙盒是一种底部、四周封闭，顶部完全敞开的空腔。半敞口集沙盒是将敞口集沙盒的敞口封堵一部分而成。试验中发现上述两种集沙方式主要存在以下三个主要问题(1)敞口集沙盒在模型水流作用下容易形成较大尺度的垂向漩涡，集沙盒深度越浅，漩涡尺度越小，涡强越大，泥沙进入后容易被旋滚水流掀起跃出集沙盒，集沙效果不理想；半敞口集沙盒由于顶部局部盖板作用，虽然其敞开部分存在垂向漩涡，但盖板下方水流相对平稳，其集沙效果略有改善，但仍不理想。(2)两种集沙盒由于敞口面积和深度大(与模型尺度相比)，在模型试验过程中均会产生“挖坑效应”，对其附近流场干扰较大，因此影响试验精度，严重时可能改变局部泥沙分布规律，致试验成果不可靠。(3)上述两种集沙盒均不能实现选择性集沙(是一种被动集沙方式，集沙时间不能控制)，模型试验中只要运动的泥沙经过其上方就有可能被收集，这种集沙方式对单纯测量推移质数量尚可，但对于研究泥沙分布问题不甚理想，因为大量集沙盒的布置(相当于在天然上挖了许多巨大的坑)会影响甚至阻碍天然泥沙分布规律在模型上的复演，最终将导致模型试验成果失真。因此，如何全面解决河工物理模型水下泥沙采集难题，一直受到广大水利科研人员的关注。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，克服现有技术中河工物理模型在水下集沙所存在的问题，本发明提供一种实施简便、集沙效果好、不干扰周围流场且可以实现选择性集沙的河工物理模型的水下集沙器，以全面解决河工物理模型水下泥沙采集难题。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种河工物理模型用的水下集沙器，包括集沙仓和盖板，集沙仓为顶面开口的长方体盒形，盖板设置于集沙仓的顶面，其特征在于，所述盖板包括固定盖板和设置于固定盖板下方的滑动盖板，滑动盖板的长度小于固定盖板的长度，所述固定盖板和滑动盖板上还设置有相互对应的复数个用于漏进模型沙的条形孔，复数个条形孔间隔设置。上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述固定盖板下表面的两侧设置有导轨，滑动盖板卡在固定盖板下表面两侧的导轨之中。上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述固定盖板上设置有与导轨方向一致的长方形孔，长方形孔下方的滑动盖板上设置有开关柱，开关柱穿过固定盖板的长方形孔伸出盖板外。上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述导轨的下方设置有固定悬臂，固定悬臂连接导轨，固定悬臂上设置有螺栓孔，螺栓孔内设置有平衡调节螺栓，平衡调节螺栓的端点顶在导轨的下方。上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔的宽度为 5mm_IOmmο上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔的宽度不大于盖板的厚度。上述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔与条形孔之间的距离大于两倍条形孔的宽度。本发明的有益效果是本项发明结构简单，使用方便，全面解决了河工物理模型水下泥沙采集难题，提高了试验数据精度，增加试验成果可靠性，具有很好的应用前景。
图1是本发明的剖面图；图2是本发明的盖板的分体示意图；图3是盖板打开状态的示意图；图4是盖板关闭状态的示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参看图1，一种河工物理模型用的水下集沙器，包括集沙仓100和盖板200，集沙仓 100为顶面开口的长方体盒形，盖板200设置于集沙仓100的顶面。盖板200包括固定盖板210和设置于固定盖板210下方的滑动盖板220，固定盖板210下表面的两侧设置有导轨 230，滑动盖板220卡在固定盖板210下表面两侧的导轨230之中，同时因为滑动盖板220 的长度小于固定盖板210的长度，所以滑动盖板220能够沿着固定盖板210下表面两侧的导轨230内滑动。参看图2，固定盖板210上设置有复数个用于漏进模型沙的条形孔211，复数个条形孔211间隔设置，滑动盖板220上设置有与固定盖板210上的条形孔211相互对应的复数个条形孔221，复数个条形孔221间隔设置。固定盖板210上设置有与导轨240方向一致的长方形孔212，长方形孔212下方的滑动盖板220上设置有开关柱222，开关柱222穿过
4固定盖板210的长方形孔212伸出盖板200外，使用的时候通过滑动长方形孔212中的开关柱222来带动滑动盖板220的滑动。参看图3，当滑动长方形孔212中的开关柱222，使得滑动盖板220的条形孔221与固定盖板210的条形孔212对齐时，条形孔221与条形孔212重合从而连通集沙仓100内部和外部环境，盖板100处于打开状态，泥沙可以从对齐的条形孔221与条形孔212中进入到集沙仓100中。参看图4，当滑动长方形孔212中的开关柱222，使得滑动盖板220的条形孔221与固定盖板210的条形孔212不对齐时，条形孔221与条形孔212不重合从而隔断集沙仓100 内部和外部环境，盖板100处于关闭状态，泥沙不可以从对齐的条形孔221与条形孔212中进入到集沙仓100中。所以这样的设计还能够选择性的收集泥沙。导轨230的下方设置有固定悬臂MO，固定悬臂240连接导轨230，固定悬臂240上设置有螺栓孔，螺栓孔内设置有平衡调节螺栓250，平衡调节螺栓250的端点顶在导轨230 的下方。平衡调节螺栓250起到一个支撑导轨230同时控制滑动盖板220与固定盖板210 之间的松紧程度的作用。条形孔211和条形孔221的宽度均为5mm-10mm，相比模型沙粒径(一般在0. 5毫米以内)大得多，泥沙很容易进入；盖板200处于打开状态时，在模型水流作用下，条形孔内形成较高强度的小尺度漩涡，这些漩涡的存在产生两个效果(1)消耗了大量的盖板200上方近底水流动能，大大减弱了模型水流对集沙仓100内水体的剪切作用，集沙仓100内水体接近于静水，泥沙一旦进入便会直接下沉不再跃出；( 增强了盖板200上下物质交换，有利于上方模型沙进入集沙仓100。并且条形孔211和条形孔221的宽度均不大于盖板200的厚度，同时固定盖板210 上条形孔211与条形孔211之间的距离大于两倍条形孔211的宽度，滑动盖板220上条形孔221与条形孔221之间的距离大于两倍条形孔221的宽度。盖板200上虽然设置了大量条形孔，但其总面积一般不足盖板200总面积的三分之一，而且这些条形孔是间隔分布的，这种设计避免了“挖坑效应”的产生，不会引起集沙装置周围水体流场的变化；盖板条形孔尺寸小，其孔宽不大于集沙盖板总厚度，这种结构在模型水流作用下，孔内会产生强度较大的小尺度漩涡，这种漩涡的存在必将耗散大量的盖板 200上方近底水流动能，使近底流速接近于零，盖板200上方水流垂向分布与固定床面条件基本一致。可以实现选择性集沙，集沙盖板200是双层的，固定盖板210固定不动，可以减少在操作盖板200在开关时对模型水流的瞬间干扰作用，滑动盖板220可以滑动，通过控制开关柱222可以选择盖板200条形孔是打开或关闭状态，因此在模型试验时，可以实现对集沙时刻、集沙时段的选择。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种河工物理模型用的水下集沙器，包括集沙仓和盖板，集沙仓为顶面开口的长方体盒形，盖板设置于集沙仓的顶面，其特征在于，所述盖板包括固定盖板和设置于固定盖板下方的滑动盖板，滑动盖板的长度小于固定盖板的长度，所述固定盖板和滑动盖板上还设置有相互对应的复数个用于漏进模型沙的条形孔，复数个条形孔间隔设置。
2.根据权利要求1所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述固定盖板下表面的两侧设置有导轨，滑动盖板卡在固定盖板下表面两侧的导轨之中。
3.根据权利要求2所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述固定盖板上设置有与导轨方向一致的长方形孔，长方形孔下方的滑动盖板上设置有开关柱，开关柱穿过固定盖板的长方形孔伸出盖板外。
4.根据权利要求2所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述导轨的下方设置有固定悬臂，固定悬臂连接导轨，固定悬臂上设置有螺栓孔，螺栓孔内设置有平衡调节螺栓，平衡调节螺栓的端点顶在导轨的下方。
5.根据权利要求1所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔的宽度为5mm-10mm。
6.根据权利要求5所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔的宽度不大于盖板的厚度。
7.根据权利要求5所述一种河工物理模型用的水下集沙器，其特征在于，所述条形孔与条形孔之间的距离大于两倍条形孔的宽度。
全文摘要
本发明涉及一种河工物理模型用的水下集沙器，包括集沙仓和盖板，集沙仓为顶面开口的长方体盒形，盖板设置于集沙仓的顶面，盖板包括固定盖板和设置于固定盖板下的滑动盖板，滑动盖板的长度小于固定盖板的长度，固定盖板和滑动盖板上还设置有相互对应的复数个用于漏进模型沙的条形孔。本发明的有益效果是结构简单，使用方便，全面解决了河工物理模型水下泥沙采集难题，提高了试验数据精度，增加试验成果可靠性，具有很好的应用前景。
文档编号E02B1/02GK102518078SQ20111035323
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者刘猛, 孙继亮, 张宏伟, 徐亮, 李为华, 邱治兴, 郭文华, 陆佳 申请人:上海河口海岸科学研究中心