[发明专利]土壤管道流输沙能力模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流输沙能力模拟试验装置包括土壤管道流模拟管(1)、对沙子和水流进行混合的混合漏斗(3)、接收容器(4)、称重器(8)以及多个压力传感器(2)，其中：

所述土壤管道流模拟管(1)的内壁上粘附有模拟土壤管道环境的沙粒，各所述压力传感器(2)沿所述土壤管道流模拟管(1)的延伸方向依次间隔设置于所述土壤管道流模拟管(1)上，所述混合漏斗(3)的进料口加入沙子和水流，并在所述混合漏斗(3)内混合形成含沙水流，所述混合漏斗(3)的出料口与所述土壤管道流模拟管(1)的一端连接，所述土壤管道流模拟管(1)的另一端与所述接收容器(4)连接，且所述接收容器(4)放置于所述称重器(8)上。

2.根据权利要求1所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流输沙能力模拟试验装置还包括数据采集器(7)和上位机(9)，所述称重器(8)的检测信号输出端和各所述压力传感器(2)的检测信号输出端分别与所述数据采集器(7)检测信号接收端电性连接，所述数据采集器(7)与所述上位机(9)通信连接。

3.根据权利要求1所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述混合漏斗(3)的顶部扩口端为所述混合漏斗(3)的进料口，所述混合漏斗(3)的底部缩口端为所述混合漏斗(3)的出料口；

所述混合漏斗(3)上开设有与所述混合漏斗(3)的内部相连通的溢流口(301)。

4.根据权利要求3所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流输沙能力模拟试验装置还包括向所述混合漏斗(3)内添加沙子的加沙装置(5)和向所述混合漏斗(3)内泵入水流的水泵(6)，所述加沙装置(5)设置于所述混合漏斗(3)的进料口的上方，所述水泵(6)的出水口通过输水管道与所述混合漏斗(3)的进料口连接。

5.根据权利要求1所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流模拟管(1)为沿水平方向设置透明长管。

6.根据权利要求5所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流模拟管(1)采用透明塑料制成。

7.根据权利要求1、5或6所述的土壤管道流输沙能力模拟试验装置，其特征在于，所述土壤管道流模拟管(1)的内壁上粘附的沙粒的粒径为0.25mm至0.35mm。

8.一种土壤管道流输沙能力模拟试验方法，其特征在于，所述土壤管道流输沙能力模拟试验方法包括如下步骤：

步骤S1：向混合漏斗(3)中以稳定的速率加入沙子，同时向所述混合漏斗(3)中持续注入足量的水流，以在所述混合漏斗(3)与所述土壤管道流模拟管(1)之间保持稳定的水头高度；

步骤S2：所述混合漏斗(3)内的沙子与水流混合形成流动的含沙水流，并获取所述含沙水流中的径流含沙浓度；

步骤S3：逐渐增加所述径流含沙浓度，并记录各径流含沙浓度下的产流速率、产沙速率、所述土壤管道流模拟管(1)进入堵塞状态的临界径流含沙浓度以及所述土壤管道流模拟管(1)处于堵塞状态的持续时间；

步骤S4：改变所述混合漏斗(3)与所述土壤管道流模拟管(1)之间的水头高度，并依次按照所述步骤S1至所述步骤S3获取多组所述临界径流含沙浓度以及多组所述土壤管道流模拟管(1)处于堵塞状态的持续时间；

步骤S5：对各组所述临界径流含沙浓度以及各组所述土壤管道流模拟管(1)处于堵塞状态的持续时间进行比较，获得并分析各水头高度条件下的土壤管道流的挟沙能力。

9.根据权利要求1所述的土壤管道流输沙能力模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，向所述混合漏斗(3)中注入足量的水流能够保证所述混合漏斗(3)始终处于溢流状态。

10.根据权利要求1所述的土壤管道流输沙能力模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过称重器(8)接取所述含沙水流，并称量所述含沙水流的径流量和泥沙含量，进而获得所述含沙水流中的径流含沙浓度。