[发明专利]一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验水槽及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及河口海岸动力因子模拟试验领域，特别是一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验水槽及其试验方法。

背景技术

河口海岸动力主要因子有风、波浪、潮流、径流、咸潮等，模拟多因子耦合对河口咸、淡水流的作用，对于研究河口演变规律、河口水体的运行规律、以及对河口海岸生态与环境的影响等有重大的指导意义。

目前的试验水槽一般只能针对单个因子开展试验，例如常见的水工模型试验水槽，只能开展径流作用于水工建筑物的试验；再例如波浪试验水槽，只能开展波浪试验，因此这些试验水槽只能够模拟单因子动力作用机制；但河口海岸多因子耦合作用机制复杂，并不是各单因子作用的简单叠加，共同作用时各因子互相影响、互相制约，所以单因子模拟研究的成果与实际情况偏差较大，不能满足河口海岸多因子耦合作用的模拟试验要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验水槽，其可同时对河口海岸的多种动力因子进行模拟试验。本发明的另一个目的在于提供一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验方法。

本发明所述的一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验水槽，包括槽体，槽体沿其长度方向布置有多个可检测槽体内的水的盐度和水位的盐度计和水位计，所述的槽体前、后部的底壁分别设有下凹槽的前水池和后水池，位于槽体外侧的双向造流装置的两个水口分别通过管道与前水池和后水池相通连形成水循环，槽体内侧位于前水池的前方位置设有造波机；后水池连通位于槽体外侧的咸淡水分离装置，咸淡水分离装置的高浓度咸水出口和淡水出口分别与咸水库和淡水库通连，咸水库的出口和淡水库的出口则分别与前水池和后水池连通，咸淡水分离装置可通过其抽水泵将掺混后的低浓度咸水从后水池中抽取并分离成淡水和高浓度咸水后分别输送到淡水库和咸水库，淡水库和咸水库可通过其内的水泵将淡水和高浓度咸水输送到后水池和前水池；槽体的顶部设置风罩，槽体和风罩之间形成风道，槽体后端有可在风道内形成目标风速的风机,槽体内还设有风速仪、浪高仪和流速仪；抽水泵、双向造流装置、淡水库和咸水库内的水泵、水位计、盐度计，造波机、风机、风速仪、浪高仪和流速仪均与控制系统电连接，不同位置的盐度计可将其检测到的盐度情况反映给控制系统并在显示器显示出来，控制系统可根据水位计和流速仪探测到的水位和流速调节抽水泵、双向造流装置以及水泵的运行功率，根据风速仪检测到的风速调节风机转速，根据浪高仪检测到的浪高值调节造波机的推水速度。

本发明所述的一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验方法，包括如下步骤：

A、控制系统控制淡水库的水泵将淡水充入后水池，直到槽体内的水位计探测到的水位达到目标水位时停止充水；

B、启动双向造流装置，使槽体内的水从前水池进入双向造流装置，进入双向造流装置的水从后水池进入槽体，形成径流模拟闭合循环；

C、咸水库通过其水泵将其内的高浓度咸水输入前水池并进入槽体，进入槽体的高浓度咸水由前向后流动，模拟咸潮上溯；

D、高浓度咸水在上溯的过程中会与槽体内的淡水逐渐混合并形成低浓度咸水，此时通过咸淡水分离装置从后水池抽取低浓度咸水，分离成高浓度咸水和淡水后分别输送到咸水库和淡水库，而进入咸水库和淡水库的高浓度咸水和淡水则分别通过相应的水泵输入前水池和后水池并进入槽体，形成闭合的咸潮上溯模拟循环；

E、开启造波机造波，推动槽体内的水，模拟目标波普；

F、开启风机，在风道内模拟出目标风速；

G、同步运行一段时间后，达到稳定的咸潮、风、波浪和径流耦合模拟试验状态，此时，盐度计将检测到的槽体内的不同位置的水的盐度信息反映到控制系统，并显示在控制系统的显示器上，从而得到槽体内的水的盐度情况。

本发明所述的一种河口海岸动力多因子耦合模拟试验方法，包括如下步骤：

A、控制系统控制淡水库的水泵将淡水充入后水池，直到槽体内的水位计探测到的水位达到目标水位时停止充水；

B、启动双向造流装置，使槽体内的水从后水池进入双向造流装置，进入双向造流装置的水从前水池进入槽体，形成潮流模拟闭合循环；

C、咸水库通过其水泵将其内的高浓度咸水输入前水池并进入槽体，进入槽体的高浓度咸水由前向后流动，模拟咸潮上溯；