一种泥石流汇江物理模拟试验装置的制造方法_2

文档序号:10421418阅读:来源:国知局
石流沟内岩石的大小,按照比例缩放后选取适当的颗粒直径作为泥石流的固体 物源,找到含杂质少,纯度及黏度均高的泥±,与按实际比例缩放的粒径选取的粗颗粒,揽 拌均匀;
[0029] 步骤二,开启所述模拟降雨装置,使得水与泥石流固体物源混合成泥浆,当泥浆开 始流动后关闭所述模拟降雨装置,开启所述蓄水池的出水口的阀口,泥浆依次经过所述泥 石流主沟流通区沟槽、所述泥石流主沟堆积区沟槽后流入到所述宽度可变河流主河道槽 内;
[0030] 步骤Ξ,对水和泥石流固体物源的混合物的流动速度和堆积区范围W及堆积体积 进行实时监测,对所述泥石流主沟堆积区沟槽内的泥浆进行采集并检测其含水量;通过模 拟降雨系统,给予泥石流暴发的必要条件,诱发泥石流的暴发,泥石流暴发后,在此过程中 进行数据监测,主要包括速度监测及堆积区范围及体积监测。速度监测采用高速摄像机记 录泥石流进入堆积区到流出堆积区的时间,用长度除w该时间可得到堆积区平均流速。河 道堆积体范围及体积监测。堆积体深度,水位雍高按河道边缘安装好的皮尺进行观测。堆积 体的宽度及长度按照现场卷尺测得。堆积体堵江的形态W及堆积体的上下水位通过高清相 机记录观测,在泥石流堆积区选取部分堆积物源,进行含水量的测量。分Ξ次测量形成区物 质的含水量,取平均值。测量方法:先称取一定质量的形成区物质,然后用酒精灯烧干测出 干泥±的重量,最后计算出形成区物质的含水量;数据整理,根据所监测到的数据进行泥石 流汇江的机制及影响因素的相关研究与分析。根据试验所采集数据,绘制泥浆量Qm(ml)、砂 质量Qn(g)、交汇区体积V(cm3)、雍高水位化(m)的表格,泥石流与主河角的交汇角与堆积体 的关系图,主河河流与泥石流流速比、流量比与堆积体的关系图,泥石流混合物含水率与堆 积体的关系图,一次入汇固体物质总量与堆积体的关系图等等。
[0031] 步骤四,采用控制变量法,单一改变第一泥石流支沟沟槽的倾斜角、第二泥石流支 沟沟槽的倾斜角、所述泥石流主沟形成区沟槽的倾斜角、所述泥石流主沟流通区沟槽的倾 斜角、所述第一泥石流支沟沟槽与所述泥石流主沟形成区沟槽之间的夹角、所述第二泥石 流支沟沟槽与所述泥石流主沟形成区沟槽之间的夹角、所述模拟降雨装置的降水速度和蓄 水池的出水速度中的一种,重复上述步骤一、步骤二和步骤Ξ。
[0032] 采用上述方案的有益效果是:本实用新型能模拟泥石流暴发及汇江过程,通过改 变第一泥石流支沟沟槽、第二泥石流支沟沟槽、泥石流主沟形成区沟槽、泥石流主沟流通区 沟槽的倾斜度W及模拟降雨装置的降水速度和蓄水池的出水速度,研究不同固体物源、坡 面角度、江水流速、泥石流堆积区与江河河道交汇角等因素对泥石流汇(堵)江的影响,具有 操作简便,观测简单,测试结果多样的特点。
[0033] 进一步,所述步骤Ξ中,所述泥石流主沟堆积区沟槽内泥浆的含水量的检测包括 先称取一定质量的泥石流主沟堆积区沟槽内泥浆,然后用酒精灯烧干测出干泥±的重量, 最后计算出形成区物质的含水量。
[0034] 当泥石流支沟沟槽W及泥石流主沟形成区沟槽的堆放固体物源开始流动时,用高 速摄像机记录泥石流的整个过程,记录泥石流从开始到堆积区所用时间t,浆料槽长度L为 已知,且浆料槽上刻有刻度,通过高速摄像机记录泥石流浆料通过浆料槽某一段距离L'的 时间t'。
[0035] 所W泥石流整个过程中的平均速度的计算公式为:v = L/t。
[0036] 式中:V表示泥石流整个过程中的平均速度,单位为m/s。
[0037] L表示浆料槽长度,单位为m。
[0038] t表示泥石流从开始到堆积区所用时间,单位为S。
[0039] 泥石流某一段距离内的平均速度的计算公式为:v'=L'/t'。
[0040] 式中:V '表示某一段距离内的平均速度,单位为m/s。
[0041 ] L'表示某一段距离长度,单位为m。
[0042] t'一泥石流通过某一段距离所用时间,单位为S。
[0043] 在本实用新型中,V型形成区浆料槽纵向坡面角度通过液压千斤顶进行控制,然后 通过罗盘等工具来确定的具体数值。
[0044] 进一步地,为了更好的实现本实用新型,泥石流沟槽夹角是可变的,组成泥石流沟 槽的两块钢板通过转动轴承连接并改变泥石流沟槽的夹角。
[0045] 在本实用新型中,在V型泥石流主沟流通区区沟槽下方有一泥石流主沟堆积区沟 槽,作为泥石流的堆积区。泥石流模拟过程结束后,等待一段时间,待泥石流在堆积区沟槽 内堆积稳定后,在泥石流堆积区横向及纵向上选取η个点测量其厚度,通过大头针垂直插入 泥石流堆积区,然后在大头针上记下记号,通过量测大头针插入堆积区的长度,可得某一点 处泥石流堆积区的厚度hl,h2,h3,......,hn。!]型泥石流主沟堆积区沟槽长度为1,宽度为d。
[0046] 所W泥石流堆积区的厚度的计算公式为:
[0047] 式中:h表示整个堆积区的平均厚度,单位为m。
[004引hi表示某一测试点的厚度,单位为m。
[0049] η表示测试点的个数。
[0050] 泥石流堆积区面积的计算公式:S = l*d。
[0051 ] 式中:S表示整个泥石流堆积区的面积,单位为m2。
[0052] 1表示U型泥石流主沟堆积区沟槽长度,单位为m。
[0化3 ] d表示U型泥石流主沟堆积区沟槽宽度,单位为m。
[0054] 泥石流堆积体体积计算公式为:V = S*h
[0055] 式中:V表示泥石流堆积区沟槽堆积体体积,单位为m3。
[0056] S表示整个泥石流堆积区沟槽内堆积体的面积,单位为m2。
[0057] h表示整个堆积区的平均厚度,单位为m。
[0058] 本实用新型中,泥石流固体物源入汇河流主河道的堆积面积W及堆积体体积,通 过判断入汇的泥石流的运动形式,然后可用卷尺量测入汇堆积体的长度、宽度,用大头针量 测堆积体的平均厚度,然后计算入汇泥石流的面积、体积等。而且泥石流沟口断面流量可W 通过公式计算得到,公式如下:Q = VnbHn
[0059] 式中:Vn表示泥石流断面入汇流速,单位为m/s。
[0060] Q表示沟口断面流量,单位为11^73。
[0061] b表示沟口的宽度,单位为m。
[0062] Hn表示泥石流平均泥深,单位为m。
[0063] 在本实用新型中,U型河流主河道宽度是可变的,通过搭接嵌扣连接,设有3个不同 宽度的嵌扣槽,来改变河流主河道宽度,嵌扣连接时需用防水胶带,W防止漏水。在河流主 河道末尾出放置有一 Ξ角堪,通过测量Ξ角堪的高度可计算出河流的流量。在河流主河道 的开始部位与一蓄水池连接,可给予河流一个稳定的流量。
[0064] Ξ角堪流量计算公式:? > = 0 0 W *巧2
[0065] 式中:Q表示流量化/S);
[0066] Η表示堪流高度,单位为cm。
【附图说明】
[0067] 图1为本实用新型试验装置的俯视图;
[0068] 图2为本实用新型试验装置的侧视图;
[0069] 图3为本实用新型试验装置中降雨模拟装置中水管、喷头和智能电磁式流量计的 连接示意图;
[0070]图4为本实用新型试验装置中宽度可变河流主河道的结构示意图;
[0071 ]附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0072] 1、第一水累,2、第一泥石流支沟沟槽,3、第二泥石流支沟沟槽,4、移动支撑装置, 5、降雨模拟装置,6、水管,7、可活动橡胶带,8、泥石流主沟形成区沟槽,9、泥石流主沟流通 区区沟槽,10、泥石流主沟堆积区沟槽,11、宽度可变河流主河道,12、Ξ角堪,13、蓄水池, 14、高速摄像机,15、阀口,16、喷头,17、智能电磁式流量计,18、模拟降雨系统支架,19、液压 千斤顶,20、枕木,21、第二水累,22、L型槽板。
【具体实施方式】
[0073] W下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用 新型,并非用于限定本实用新型的范围。
[0074] 如图1、图2、图3、图4所示,本实用新型试验装置包括第一泥石流支沟沟槽2、第二 泥石流支沟沟槽3、泥石流主沟形成区沟槽8、泥石流主沟流通区沟槽9、泥石流主沟堆积区 沟槽10、宽度可变河流主河道槽11、Ξ角堪12、蓄水池13、模拟降雨装置5、数据采集装置和 移动支撑装置4,所述第一泥石流支沟沟槽2、第二泥石流支沟沟槽3、所述泥石流主沟形成 区沟槽8和所述泥石流主沟流通区沟槽9均倾斜设置,所述第一泥石流支沟沟槽2水平低端、 第二泥石流支沟沟槽3的水平低端、所述泥石流主沟形成区沟槽8的水平低端和所述泥石流 主沟流通区沟槽9的水平高端通过可活动橡胶带7固定连接,所述第一泥石流支沟
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