[发明专利]保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置

说明书

本发明提供一种保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，离心模型试验箱前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔；离心模型试验箱内自前端到后端依次设有库区水箱、堰塞体、量水堰板、拦砂格栅；库区水箱上设有可调高程溢流管；堰塞体的前端较高，后端较低，用于蓄积溃决洪水；堰塞体下方有斜板，斜板上设有透水孔。本发明，在堰塞湖溃决离心模型试验中可维持库区的水位平稳，使堰塞坝溃决离心模型试验达到能够真实模拟实际堰塞体溃决过程的目的，对研究堰塞湖漫顶溃决问题、了解其溃决、溃口发生、发展的全过程具有极其重大的科研价值。

技术领域

本发明属于水利实验技术领域，具体涉及一种保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置。

背景技术

堰塞坝是斜坡失稳体堵塞河道所形成的具有一定蓄水能力的天然坝体，与堰塞坝共生的是不等规模的堰塞湖，是一种常由地震、降雨、融雪等外在因素诱发导致的一种地质灾害，堰塞坝形成后，造成上游水位升高，导致上游淹没灾害，堰塞坝极易溃决，溃决后，又会形成巨大溃决洪水，对下游地区造成严重危害，滑坡形成堰塞湖及引起的系列地质灾害在世界范围内频发。

堰塞坝溃决过程的研究，是准确预测堰塞湖溃坝洪水流量的一个重要支撑，是堰塞湖应急抢险方案制定的重要依据。溃决过程研究就包括溃口扩展过程研究，冲刷机制研究，溃决洪水过程研究等，研究的手段通常包括野外调查、物理模型试验和数值模拟。

物理模型试验的目的在于模拟溃口发展规律和溃坝洪水流量过程，由于堰塞坝溃决的一些重要数据很难从现场实例中得到，为了厘清和揭示溃口扩展和洪水演进的规律及影响因素，模型试验可以弥补统计资料分析在数量上的局限，为理论研究和模型建立提供有力支撑和验证手段，在溃坝过程研究方面具有不可替代的作用。目前的物理模型试验大多主要集中在常重力场的小比尺模型试验，由于该类试验模型与原型的应力水平一般相差很大，结果是否符合实际仍值得商榷。离心模型试验借助于高速旋转的离心机所产生的离心力，可大幅提高模型的应力水平，确保模型与原型应力水平一致，从而能较好地模拟坝体自重应力场及其与自重应力密切相关的强度和变形过程,使得模型试验结果更符合实际。因此模型试验结果更符合实际。因此离心模型试验应是研究坝体溃决机理和溃坝过程的有效手段。

在堰塞坝溃决离心模型试验中，为揭示溃口溃决和溃决洪水的演进过程，方案设计中通常需要模拟堰塞湖水位的堰塞坝模型上游水位在溃决的起始和发展阶段固定不变，而溃决洪水能够有一个较为完整真实的演进过程，这就给模型试验的供水系统带来了难题，由于模型实验箱内水量一般约为5升左右，供水系统供水过快，堰塞坝可能发生漫顶溃决，供水过慢，模型箱内水位下降过快，完全无法反映真实的溃口扩展和洪水演进过程，两种情形都导致达到实验目的失败。

因此，开发一种新型的能够保证堰塞坝模型上游水位不变的模型试验箱，显得非常必要，从而使得堰塞坝溃决离心模型试验达到能够真实模拟实际堰塞体溃决过程的目的，具有重要意义和实用价值。

发明内容

根据堰塞坝溃决离心机模型试验方案要求，本发明提供一种保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，模拟溃决洪水演进过程中保证模型堰塞坝上游水位固定的。该装置主要解决在模型试验中能够模拟堰塞体在溃决的前期阶段堰塞湖水位基本不变的条件，保证了试验方案能够达到研究的目的而必须保持的前提条件，为堰塞坝溃决洪水演进的离心模型试验能够精确控制上游水位提供了支撑和保障。

具体的技术方案为：

保持堰塞湖常水位漫顶溃决的离心模型试验装置，包括离心模型试验箱；所述的离心模型试验箱前端连接有试验供水管，后端底部设有排水孔；

离心模型试验箱内自前端到后端依次设有库区水箱、堰塞体、量水堰板、拦砂格栅；

所述的试验供水管包括主管，主管的上游连接多根岔管，每个岔管上设有电磁阀；