[发明专利]一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置及其模拟方法

权利要求书

1.一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，包括用于模拟河道的水槽(1)，其特征在于，所述水槽(1)的底部铺设有用于模拟河床的沙砾层(2)，所述水槽(1)的内壁两侧均设置有用于模拟河岸的土层(3)，所述水槽(1)的一端设置有进水口(101)，所述水槽(1)两侧均设置有若干用于限制水槽(1)内壁两侧水体流速的限速机构，所述水槽(1)远离进水口(101)的一端开设有出水口(102)，所述水槽(1)上还设置有用于水体循环利用的进水组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述限速机构包括若干均匀分布的限速板(6)，所述限速板(6)上开设有均匀分布的通水孔(601)，所述限速板(6)与土层(3)活动相抵，多个所述限速板(6)转动连接有同一个连接杆(5)，所述水槽(1)上通过螺栓连接有连接板(4)，所述连接杆(5)设置在连接板(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述限速机构还包括用于驱动限速板(6)沿连接杆(5)轴向运动的位移组件以及用于驱动限速板(6)旋转的旋转组件，所述位移组件包括连接在连接杆(5)外壁的限位板(501)，所述连接杆(5)外壁套接有第一弹性元件(502)，所述第一弹性元件(502)的两端分别与限位板(501)和连接板(4)相连，所述连接杆(5)滑动连接在连接板(4)内。

4.根据权利要求3所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述旋转组件包括固设在连接板(4)外壁的支撑板(7)，所述支撑板(7)外壁开设有弧形轨道槽(701)，所述弧形轨道槽(701)内壁活动连接有固定杆(702)，所述固定杆(702)与限速板(6)固定相连，所述旋转组件还包括固设在水槽(1)外壁的L形板(8)，所述L形板(8)外壁开设有放置槽(801)，所述限速板(6)远离支撑板(7)的一端活动连接在放置槽(801)内。

5.根据权利要求4所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述限速板(6)远离支撑板(7)的一端开设有凹槽(602)，所述凹槽(602)内壁连接有第二弹性元件(6021)，所述第二弹性元件(6021)远离凹槽(602)内壁的一端连接有移动杆(6022)，所述移动杆(6022)与L形板(8)外壁活动相抵。

6.根据权利要求1所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述水槽(1)远离进水口(101)的一端设置有淤泥积蓄槽(9)，所述出水口(102)开设在淤泥积蓄槽(9)上，所述淤泥积蓄槽(9)与水槽(1)相互连通，所述水槽(1)外壁两侧均通过铰链连接有转动板(10)，所述转动板(10)活动连接在淤泥积蓄槽(9)内，所述转动板(10)内开设有活动槽(11)，所述活动槽(11)内活动连接有活动板(111)，所述活动板(111)与淤泥积蓄槽(9)内壁活动相抵。

7.根据权利要求6所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述淤泥积蓄槽(9)内壁开设有滑槽(901)，所述滑槽(901)内壁连接有滑块(902)，所述滑块(902)通过转轴与活动板(111)转动相连。

8.根据权利要求7所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述进水组件包括设置在淤泥积蓄槽(9)外壁的净化箱(12)，所述净化箱(12)的进水端与出水口(102)相连，所述净化箱(12)的出水端连接有第一水管(121)，所述第一水管(121)远离净化箱(12)的一端连接有水泵(13)进水端，所述水泵(13)出水端连接有第二水管(131)，所述第二水管(131)远离水泵(13)的一端与进水口(101)相互连通。

9.根据权利要求8所述的一种用于环境与生态水力学流速的模拟装置，其特征在于，所述出水口(102)内设置有过滤网，用于拦截水体中的泥土砂砾。

10.一种权利要求1-9任一项所述的用于环境与生态水力学流速的模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：水槽(1)可由亚克力材料或其他材料制成，如砖石和水泥砌成的水槽(1)，在水槽(1)底部内壁铺设沙砾层(2)模拟河床，在水槽(1)两侧设置土层(3)模拟河岸；

S2：实验开始后，控制水泵(13)将水通过进水口(101)排入水槽(1)内部，水体在水槽(1)中流动，在水槽(1)中部的水体流速较快，而土层(3)处由于限速板(6)的设置，使得水体流速较为缓慢，从而更好地模拟河水在河流中的流动；

S3：随着时间的推移或流速的增加，土层(3)被水体冲击，土层(3)上被冲刷下来的土能够顺着水体流动至整个模拟实验区域，即整个水槽(1)，最终汇聚至淤泥积蓄槽(9)内，模拟冲於过程；

S4：随着土层(3)的减少变薄，河岸相对于河流中心处距离变远，使得限速板(6)在第一弹性元件(502)的弹力拉动下向土层(3)处移动，直至限速板(6)继续与土层(3)相抵，且由于两侧土层(3)变窄，使得河流中心区域相对变大，河岸限速区域则相对变小，同时随着水体的冲刷，河岸边缘变得平滑，使的河岸处的限速区域变小，在限速板(6)随连接杆(5)向水槽(1)边缘移动时，限速板(6)的固定杆(702)在支撑板(7)外壁开设的弧形轨道槽(701)内活动，进而使固定杆(702)带动限速板(6)相对于连接杆(5)转动，最终使得转动后的限速板(6)置于放置槽(801)内，较好的模拟河岸冲於过程中的流速变化情况；

S5：最终水体带动冲刷的泥土进入淤泥积蓄槽(9)内，形成淤泥积蓄区域，水体穿过出水口(102)进入净化箱(12)，通过净化箱(12)对水体的净化沉淀进行循环利用，通过水泵(13)将水体从净化箱(12)抽取，并通过进水口(101)排入，完成循环过程。