[发明专利]一种模拟H型分汊口的水槽分流系统及其实施方法

说明书

本发明公开了一种模拟H型分汊口的水槽分流系统及其实施方法，系统包括：矩形水槽、防水隔板、生流系统、角钢支架、混凝土支架、稳流栅和流速量测系统；方法包括如下步骤：(1)实验前，确定防水隔板在矩形水槽内的布置形式和具体位置；(2)实验中，向矩形水槽内注水，注入的水面高度与设计水深一致，打开水泵，调整水泵开启数量和阀门开启程度，调节断面1和断面2的流量与断面平均流速；(3)通过流速量测系统实时监测断面平均流速，待流速稳定后，开始记录流速数据，所测流速数据的平均值可用于计算汊道分流比。本发明具有操作简单、适用性强、模拟效果好并且占用空间少等优点，特别适用于研究河网型分汊河口中H型分汊的分流特征。

技术领域

本发明涉及领域，尤其是一种模拟H型分汊口的水槽分流系统及其实施方法。

背景技术

分汊是天然河流和河口的常见形式，包括多种分汊形式，最常见的是由于沙洲存在，将主河道一分为二。其中，沙洲大小、与两岸的相对距离、沙洲形态、两侧汊道平均水深等均会造成分流比发生变化，进而影响汊道的主支汊发育演变。因此，准确预测分流比随多个影响因素的变化趋势，是分汊河道及分汊河口的重要研究内容。

对于长江、黄河等河道和河口区域，常见的沙洲分隔属于λ型，即分汊点和汇流点间隔一个沙洲的距离。在珠江等河网型河流的河道和河口广泛存在另一种分汊形式，即两(多)股河道的分汊点也是两(多)股河道的汇流点，呈现H型。H型分汊形式的分流比受到的影响因素较λ型分汊更多，各因素的作用机制也更复杂。例如，一股水道的分流比也受到另一股水道汇流的影响。若另一股水流流速较慢，影响H型分汊的中间横向汊道泄流，则横向汊道分流比也将较小；若另一股水流流速较快，H型分汊的中间横向汊道泄流顺畅，则横向汊道分流比将增大。如何在水槽内简单、便捷、准确的模拟H型分汊河口的分流比等特征是当前学术界和工程界共同关注的热点和前沿。

实验室内模拟和分析河道和河口分汊主要有两种方法：一种是设计汊道独立、分流角可自由调节的分流装置，可变化分流角度、汊道形态特征等；另一种是模拟沙洲的形态，利用沙洲分流，沙洲的空间形态特征可调整。实验室上述两种装置均可模拟λ型分汊，但尚无法模拟河网型分汊河口中H型分汊的分流特征。因此，针对现有实验装置和技术的不足，在实验室水槽内设计可简单、便捷并准确模拟H型分汊的分流装置是一种新颖的理念，具有显著的创新性，对探究和预测河网型河流及河口的时空演变具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种模拟H型分汊口的水槽分流系统及其实施方法，操作简单、适用性强、模拟效果好并且占用空间少。

为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟H型分汊口的水槽分流系统，包括：矩形水槽、防水隔板、生流系统、角钢支架、混凝土支架、稳流栅和流速量测系统；防水隔板将矩形水槽分割为H型的五条水道，防水隔板通过多跟角钢支架与矩形水槽边壁固定；生流系统包括水泵、输水管道和阀门，通过水泵抽水并由输送管道送水，在矩形水槽和输水管道内形成循环水流，水泵设置于矩形水槽末端，输水管道通过混凝土支架固定于地面，输水管道上安装有阀门，用于调节管道内流量及矩形水槽内流速；矩形水槽前端及末端均设有稳流栅，起到平稳水流的效果，流速量测系统包括流速测杆、固定装置和数据传输接收装置，流速测杆通过固定装置安装在矩形水槽内的断面上，数据传输接收装置包括数据采集箱和数据线，流速测杆的信号通过数据线传递到数据采集箱，转化成流速数据，用于实时量测水槽内流速。

优选的，矩形水槽所用材质为玻璃、有机玻璃、混凝土。

优选的，防水隔板与水槽交界处以及多块防水隔板间涂防水胶水。

优选的，防水隔板所围区域划分为固定不变段和调整替换段，调整替换段可根据需求调整分流形状及空间尺寸。

优选的，生流系统的高度应小于实验设计水深，确保水泵进水管淹没在水中，避免水泵进口处吸入空气。

相应的，一种模拟H型分汊口的水槽分流系统的实施方法，包括如下步骤：