[发明专利]一种室内潮波生成器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟海洋潮汐实验装置，具体涉及一种室内潮波生成器及其使用方法。

背景技术

随着沿海地区人口的剧烈增长、生产生活的日益频繁，以地下水作为城市发展水源供给的传统供水方式一方面引发了地下水水位过度下降，造成愈发严重的盐水入侵问题，进一步污染了水源，影响沿海地区的正常生活和社会发展；另一方面造成了大面积的土地盐碱化，对于沿海地区的生态环境造成了重要影响，土地质量受损、生态群落不复存在，原有淡水生物群落减少甚至濒临灭绝。

防治盐水入侵问题已成为一个刻不容缓的问题，越来越多的研究者也在致力于这一领域的研究。鉴于海水入侵涉及的因素复杂，借助于物理模型实验进行机理研究，可获得较为直观的结果，也成为世界各国研究者的共同选择。然而以往研究者往往忽略或简化海洋的条件，尤其是海洋重要的水动力因素——潮汐作用，将海洋作为静水处理，这样无法准确描述海洋动力特征，对于海水入侵及相关的海岸带研究无法合理揭示，而在以往研究中，潮波生成器造价高，且性能不稳定。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有海岸带研究过程中，或者忽略潮汐作用或者将潮汐作用简化为线性变化、并且潮波装置可控条件少、调整及操作较为复杂等存在的不足，提供一种室内潮波生成器及其使用方法，通过传动装置带动套管做周期性正弦运动，模拟海洋潮汐作用，利用简单的物理原理，其结构简单，造价低廉，性能可靠，使用方便。

技术方案：本发明的一种室内潮波生成器，包括潮波套管系统、盐水箱、水泵、连接系统、半活动式转轮和电机，所述潮波套管系统包括外管、安装于外管底部的底座以及安装于外管内部的套管，套管内部的底部套有内溢流管，内溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；所述连接系统包括支撑于潮波套管系统上方的支架、安装于支架顶端的定滑轮以及穿过定滑轮的钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接于套管顶部使套管悬于内溢流管，另一端连接于半活动式转轮；所述半活动式转轮安装于转动杆的一端，转动杆的另一端与电机相连接，电机上还连接有变压器；盐水由盐水箱泵入潮波套管系统，在套管上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度；当盐水水位超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，从而通过套管高度的变化调节潮波套管系统内盐水水位。

为了进一步的模拟实际海洋环境，所述外管还与盐水库相连接，且外管、套管和内溢流管三者同心，套管在钢丝绳的牵引下可沿着内溢流管上下移动。

进一步的，所述套管底端的外壁上套有不锈钢环，能够防止套管在下落过程中受到内溢管摩擦而无法降落。

进一步的，所述转动杆的一端设有机芯孔，该机芯孔与电机的机芯孔重叠，所述转动杆的另一端设有凹槽，凹槽中安装有半活动式转轮，所述半活动式转轮以电机为中心作圆周运动以此改变套管的振幅。

内溢流管的底部设有第一控制阀门，第一控制阀门上设有导管与盐水箱相连通，由此便可形成一个溢流循环和水位控制系统，即：盐水由盐水箱泵入套管系统，在套管的上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度，当超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，最终潮波套管系统内盐水水位可由套管高度控制。

所述外管与盐水库之间设有第二控制阀门，进而可形成连通器，使得盐水库中的水位与潮波套管系统中盐水的水位保持同步，即，只要控制好潮波套管系统的水位即可控制试验中模拟真实海洋环境的盐水可的水位。

现有电机(市场上一般为2级电机)转速为3000转每分钟，转速极快，从而导致潮波水位的极速升降，无法产生模拟正弦潮波信号；本发明中，电机与变速器连接，通过变速器将电机的转速由3000转每分钟降低至0.2～10转每分钟，实现周期的大幅调整(即粗调)；再通过变压器调整电压，实现周期的小幅调整(即微调)，以适合实验的需求。

本发明还公开了一种室内潮波生成器的使用方法，包括以下步骤：

A、按实验所需，在盐水箱中配好盐水，按设定的潮汐振幅来移动半活动式转轮，然后固定于在转动杆的凹槽中，拉紧钢丝绳一端并系紧与半活动转轮上；

B、确定实验所需设定的周期、振幅和平衡位置，关闭与盐水库相连的第二控制阀门，打开水泵、电机和变压器及相应的进出水阀门，随套管升降观察潮波套管系统中的盐水水位，刻画初始最高、最低以及平衡潮波水位，并区分划出实验设定的最高、最低和平衡潮波水位，依此进行比较调整直至满足实验设定要求；

C、待周期、振幅和平衡位置满足预定要求后，打开与盐水箱连接的第一控制阀门，潮波生成器中的盐水即可进入盐水区，形成有潮波条件的海洋边界。