[发明专利]一种动水沉速试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种动水沉速试验装置，其特征在于，包括沉降筒，以及：

可测量沉降筒内水体流速的流速仪、

水深测量设备、

对沉降筒内水体进行加热及温度控制的加热设备和温度控制及检测设备、

经外部引入的高压气体对沉降筒内水体进行搅拌的气体搅拌设备，

还包括可沿设定轨道于所述沉降筒内以给定频率和幅度上下振动的格栅。

2.根据权利要求1所述的动水沉速试验装置，其特征在于，还包括可测量沉降筒内水体含沙量的浊度仪。

3.根据权利要求1所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述上下振动的格栅的栅格内孔长度和格网宽度比例约为5，栅格振动频率不大于10Hz。

4.根据权利要求1或3所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述沉降筒为圆筒，其内径为0.4～1m，筒深为1.5～2.5m。

5.根据权利要求4所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述格网由变成为边长为50mm的方格单元构成。

6.根据权利要求1所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述流速仪的输出频率为25Hz以上。

7.根据权利要求1所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述加热设备和温度控制及检测设备包括不锈钢电热棒、不锈钢防爆电热棒、数字式电子温度计。

8.根据权利要求1、3或5所述的动水沉速试验装置，其特征在于，所述格栅为有机玻璃格栅。

9.采用权利要求1、2或3所述动水沉速试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、在清水条件下，率定出格栅振动频率、振动幅度与紊动强度的相关关系；

(2)、选择浊度仪时，则在准备阶段率定出浊度仪的浊度与含沙量的关系；

(3)、先向沉降筒内注入试验水样至接近预定水深处，根据预先设定的试验条件和组次，控制沉降筒内水温、盐度等因子，开启格栅造紊设备；

(4)、向沉降筒内加入预制的高浓度分散状沙样，搅拌均匀，测量一个垂线的初始含沙量，若低于预设值，再加入沙样并搅拌后再次测量，循环往复，直到接近预设初始泥沙浓度值；

(5)、采用浊度仪法或过滤法测定垂线上下的含沙量，上下层浊度差异宜控制在5％以内，浊度仪上下移动速度应控制在1-2米每分钟；

(6)、停止搅拌1～3分钟后，开始逐时测量桶内垂线泥沙浓度，初始测量时间间隔为3～5分钟，1～2小时后测量间隔逐渐延长，最终获取一组预设初始含沙量、紊动强度及其它测试控制条件下的沉降过程中的垂线浓度随时间变化的过程图；

(7)、根据下面计算公式，计算该条件下的泥沙平均沉速：

a、沙量连续方程式为：

式中S——为对应的水深z处、t时刻的含沙量；

ω——为对应的水深z处、t时刻的瞬时泥沙沉速；

b、根据沙量连续方程，对水深z积分得，

c、通过测定不同沉降历时沿水深h的含沙量分布，运用有限差分法，求出不同水深h处瞬时沉速随沉降历时t的变化；求各水深处得断面平均沉速，以含沙量达到初始含沙量的50％时的沉降历时t_0.5内的平均值，得水深h处的断面平均沉速为：

。

10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，所述初始含沙量的预订值为0.3～50g/l；所述沉降筒内水温控制范围为17～35℃。