一种WES型复合堰改造工程实验装置的制作方法

一种wes型复合堰改造工程实验装置
技术领域
1.本技术涉及水利工程模拟实验设备领域，尤其涉及一种wes型复合堰改造工程实验装置。


背景技术：

2.wes堰是由美国陆军工程师水道试验站提出的一种实用堰，wes堰的堰面曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。wes堰能以较瘦小的体型得到较大的流量系数，且堰面压强分布合理，以设计水头运行时无负压，同时堰面曲线以连续方程的形式给出，便于设计与施工，具有缩短工期、节省投资等优点，被广泛应用于水利工程中。近年来，在新建或对原有工程的改造过程中，wes堰或由wes堰衍变出来的堰型仍有广泛的应用。如鸭河口水库是河南境内一座大型水利枢纽工程，2010年对其1号溢洪道进行除险加固，为节约投资，将已有的克-奥堰作为施工围堰，并将老堰的堰顶以上部分拆除，在紧邻老堰的下游侧修建与老堰高程一致的wes新堰，两堰之间填平至与堰顶同高形成一种新的复合堰。此种复合堰实质上是由wes堰在顺水流方向拓宽堰顶衍变而来的一种wes型复合堰，它兼具实用堰与宽顶堰的外形特征。现有技术中在对wes型复合堰进行模拟实验研究时所采用的实验装置堰型单一，当实验中需要变换不同堰型时操作十分复杂，使用起来很不方便。


技术实现要素：

3.为了改善上述现有技术中实验装置堰型单一，使用起来很不方便的技术问题，本技术提供一种wes型复合堰改造工程实验装置。
4.本技术提供的wes型复合堰改造工程实验装置采用如下的技术方案：一种wes型复合堰改造工程实验装置，包括河道模型和复合堰模型，复合堰模型包括wes型堰体和水平段堰体，水平段堰体位于wes型堰体的上游侧，水平段堰体固定在河道模型的河道底壁上，wes型堰体沿河道长度方向导向移动安装在河道底壁上，wes型堰体和水平段堰体的长度均与河道宽度相同，wes型堰体与水平段堰体的高度相同，水平段堰体内开设有沿水平段堰体长度方向延伸贯通的安装孔，安装孔内安装有堰顶宽度调节组件，堰顶宽度调节组件包括辊筒和卷装在辊筒外周面上的隔水带，隔水带的宽度与河道宽度相同，水平段堰体靠近wes型堰体一侧的堰壁上开设有与安装孔连通的出带孔，出带孔沿水平段堰体长度方向延伸贯通，隔水带的一端固定在辊筒上，隔水带的另一端穿过出带孔固定在wes型堰体的靠近水平段堰体一侧的堰壁顶部，隔水带与出带孔形状适配且紧密贴合，隔水带固定在wes型堰体上的位置高度与出带孔出口处的位置高度一致，辊筒的转轴转动安装在河道模型的河道侧壁上，且转轴的一端穿过河道侧壁向外伸出形成悬伸端，转轴水平设置且平行于水平段堰体的长度方向，河道侧壁对应悬伸端的外侧面上还安装有能够锁止转轴的锁止组件。
5.通过采用上述技术方案，本技术的wes型复合堰改造工程实验装置在使用时，若要增大复合堰的堰顶厚度，可以通过移动wes型堰体在河道底壁上的位置使得wes型堰体与水
平段堰体之间的距离增大，此时辊筒转动释放更长的隔水带，然后转动转轴将隔水带绷紧，并通过锁止组件将转轴锁止固定，绷紧的隔水带能够充当堰顶从而增大复合堰的堰顶厚度；若要减小复合堰的堰顶厚度，可以通过移动wes型堰体在河道底壁上的位置使得wes型堰体与水平段堰体之间的距离减小，然后转动转轴将隔水带收卷绷紧，并通过锁止组件将转轴锁止固定。本技术的wes型复合堰改造工程实验装置在使用时，能够灵活、方便地调节复合堰的堰顶厚度，从而方便研究堰顶厚度变化对wes型复合堰的综合流量系数及过流流态等力学特性的影响。
6.优选的，所述锁止组件包括锁止驱动件和顶紧片，顶紧片固定在锁止驱动件上，锁止驱动件能够驱动顶紧片顶压在转轴上。
7.通过采用上述技术方案，锁止组件结构简单方便设置，且能够稳定的将转轴锁止。
8.优选的，所述顶紧片上形成有用于顶压接触转轴的顶压面，顶压面为与转轴的外周面适配的弧形面。
9.通过采用上述技术方案，顶紧片能够将转轴锁止在任意转动角度位置，且顶紧片的弧形顶压面能够与转轴适配贴合，从而更好地将转轴锁紧。
10.优选的，所述水平段堰体靠近wes型堰体一侧的堰壁上还安装有用于驱动wes型堰体沿河道长度方向导向移动的堰体驱动件。
11.通过采用上述技术方案，能够方便使用者驱动wes型堰体移动，从而方便调节复合堰的堰顶厚度。
12.优选的，所述河道模型位于水平段堰体上游一侧的河道底壁为活动底壁，活动底壁的下方设置有能够驱动活动底壁沿竖直方向上下移动的升降驱动件。
13.通过采用上述技术方案，活动底壁上下移动能够改变wes型复合堰的上游堰高，从而方便研究上游堰高变化对wes型复合堰的综合流量系数及过流流态等力学特性的影响。
14.优选的，所述河道模型位于水平段堰体上游一侧的河道侧壁顶部还固定安装有循环输水组件，循坏输水组件包括输水泵和输水管道，输水管道的一端与输水泵的进水口连通，河道模型位于wes型堰体下游一侧的河道底壁上开设有回水通道，输水管道的另一端与回水通道连通，循环输水组件能够将复合堰模型下游的水输送至复合堰模型上游。
15.通过采用上述技术方案，在进行wes型复合堰的放水试验时能够对流通过wes型复合堰的水进行循环利用，节约用水。
16.优选的，所述河道模型位于wes型堰体下游一侧的河道底壁上还开设有排水通道，河道模型的下方还设置有储水箱，储水箱与排水通道通过排水管道连通，排水管道内还安装有控制排水管道通断的排水阀。
17.通过采用上述技术方案，wes型复合堰改造工程实验装置使用完毕后，打开排水阀将河道模型中的水排放到储水箱中收集起来，避免水始终位于wes型复合堰改造工程实验装置中对实验装置造成损坏。
18.优选的，所述河道模型位于水平段堰体上游一侧的河道侧壁顶部还固定安装有供水组件，供水组件包括供水泵和供水管道，供水管道的一端与供水泵的进水口连通，供水管道的另一端与储水箱内部连通。
19.通过采用上述技术方案，在需要进行试验时可以重新将储水箱内的水利用起来，节约用水。
附图说明
20.图1是本技术实施例的wes型复合堰改造工程实验装置一个视角的结构示意图；图2是本技术实施例的wes型复合堰改造工程实验装置另一个视角的结构示意图；图3是本技术实施例的wes型复合堰改造工程实验装置的复合堰模型的结构示意图；图4是图3中b处结构的放大图；图5是图2中a处结构的放大图。
21.附图标记说明：1、河道模型；11、支腿；12、活动底壁；13、支撑板；14、回水通道；15、排水通道；2、复合堰模型；21、wes型堰体；22、水平段堰体；221、安装孔；222、出带孔；3、堰顶宽度调节组件；31、辊筒；32、隔水带；33、悬伸端；34、手柄；4、锁止组件；41、锁止驱动件；42、顶紧片；5、堰体驱动件；6、升降驱动件；7、循环输水组件；71、输水泵；72、输水管道；8、储水箱；81、排水管道；9、供水组件；91、供水泵；92、供水管道。
具体实施方式
22.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
23.参照图1和图2，本技术实施例公开了一种wes型复合堰改造工程实验装置，包括河道模型1和复合堰模型2，河道模型1的底部固定设置有支腿11。复合堰模型2包括wes型堰体21和水平段堰体22，水平段堰体22位于wes型堰体21的上游侧。水平段堰体22固定在河道模型1的河道底壁上，wes型堰体21沿河道长度方向导向移动安装在河道底壁上。wes型堰体21和水平段堰体22的长度均与河道宽度相同，wes型堰体21与水平段堰体22的高度相同。
24.参照图3和图4，水平段堰体22内开设有沿水平段堰体22长度方向延伸贯通的安装孔221，安装孔221内安装有堰顶宽度调节组件3。堰顶宽度调节组件3包括辊筒31和卷装在辊筒31外周面上的隔水带32，隔水带32的宽度与河道宽度相同。水平段堰体22靠近wes型堰体21一侧的堰壁上开设有与安装孔221连通的出带孔222，出带孔222沿水平段堰体22长度方向延伸贯通。隔水带32的一端固定在辊筒31上，隔水带32的另一端穿过出带孔222固定在wes型堰体21的靠近水平段堰体22一侧的堰壁顶部。隔水带32与出带孔222形状适配且紧密贴合，隔水带32固定在wes型堰体21上的位置高度与出带孔222出口处的位置高度一致。辊筒31的转轴通过轴承转动安装在河道模型1的河道侧壁上，且转轴的一端穿过河道侧壁向外伸出形成悬伸端33，转轴水平设置且平行于水平段堰体22的长度方向。悬伸端33上还固定设置有便于手持的手柄34，河道侧壁对应悬伸端33的外侧面上还安装有能够锁止转轴的锁止组件4。
25.参照图5，锁止组件4包括锁止驱动件41和顶紧片42，顶紧片42固定在锁止驱动件41上，锁止驱动件41能够驱动顶紧片42顶压在转轴上。锁止驱动件41为锁止电动推杆，顶紧片42固定在锁止电动推杆的伸缩杆上。顶紧片42上形成有用于顶压接触转轴的顶压面，顶压面为与转轴的外周面适配的弧形面。顶压面上胶粘固定有与顶压面形状适配的弧形橡胶片（图中未示出）。
26.继续参照图4，水平段堰体22靠近wes型堰体21一侧的堰壁上还安装有用于驱动wes型堰体21沿河道长度方向导向移动的堰体驱动件5。堰体驱动件5为液压缸，液压缸的缸体固定在水平段堰体22靠近wes型堰体21一侧的堰壁上，液压缸的伸缩杆固定在wes型堰体
21靠近水平段堰体22一侧的堰壁上。
27.继续参照图1和图2，河道模型1位于水平段堰体22上游一侧的河道底壁为活动底壁12，活动底壁12的下方设置有能够驱动活动底壁12沿竖直方向上下移动的升降驱动件6。河道模型1的支腿11上固定有支撑板13，升降驱动件6固定在支撑板13上。升降驱动件6为升降电动推杆，升降电动推杆的伸缩杆固定在活动底壁12的底部。活动底壁12在上下移动时，河道模型1的侧壁和水平段堰体22的上游侧堰壁对活动底壁12进行导向。
28.继续参照图1和图2，河道模型1位于水平段堰体22上游一侧的河道侧壁顶部还固定安装有循环输水组件7。循坏输水组件包括输水泵71和输水管道72，输水管道72的一端与输水泵71的进水口连通，河道模型1位于wes型堰体21下游一侧的河道底壁上开设有回水通道14，输水管道72的另一端与回水通道14连通，循环输水组件7能够将复合堰模型2下游的水输送至复合堰模型2上游。
29.继续参照图1和图2，河道模型1位于wes型堰体21下游一侧的河道底壁上还开设有排水通道15，河道模型1的下方还设置有储水箱8，储水箱8与排水通道15通过排水管道81连通。排水管道81内还安装有控制排水管道81通断的排水阀（图中未示出）。在本实施例中，排水阀为电磁阀。
30.继续参照图1和图2，河道模型1位于水平段堰体22上游一侧的河道侧壁顶部还固定安装有供水组件9，供水组件9包括供水泵91和供水管道92，供水管道92的一端与供水泵91的进水口连通，供水管道92的另一端与储水箱8内部连通。供水组件9能够将储水箱8中的水输送至复合堰模型2上游。
31.本技术的wes型复合堰改造工程实验装置还包括控制器（图中未示出），控制器分别与锁止驱动件41、堰体驱动件5、升降驱动件6、输水泵71、电磁阀和供水泵91电控连接。
32.本技术实施例的实施原理为：本技术的wes型复合堰改造工程实验装置在使用时，若要增大复合堰的堰顶厚度，可以通过移动wes型堰体21在河道底壁上的位置使得wes型堰体21与水平段堰体22之间的距离增大，此时辊筒31转动释放更长的隔水带32，然后转动转轴将隔水带32绷紧，并通过锁止组件4将转轴锁止固定，绷紧的隔水带32能够充当堰顶从而增大复合堰的堰顶厚度。若要减小复合堰的堰顶厚度，可以通过移动wes型堰体21在河道底壁上的位置使得wes型堰体21与水平段堰体22之间的距离减小，然后转动转轴将隔水带32收卷绷紧，并通过锁止组件4将转轴锁止固定。通过升降驱动件6能够驱动活动底壁12上下移动从而改变wes型复合堰的上游堰高，从而方便研究上游堰高变化对wes型复合堰的综合流量系数及过流流态等力学特性的影响。在进行实验时，通过控制器控制电磁阀处于关闭状态，然后控制供水泵91启动将储水箱8中的水输送至复合堰模型2上游，然后关闭供水泵91，再启动输水泵71将复合堰模型2下游的水输送至复合堰模型2上游，待实验完毕后关闭输水泵71，控制电磁阀处于开启状态，然后控制升降驱动件6驱动活动底壁12向上移动使得复合堰模型2上游的水全部流淌到复合堰模型2下游，复合堰模型2下游的水再通过排水管道81流入到储水箱8中。
33.本技术的wes型复合堰改造工程实验装置在使用时，能够灵活、方便地调节复合堰的堰顶厚度，从而方便研究堰顶厚度变化对wes型复合堰的综合流量系数及过流流态等力学特性的影响；另外，还能够调节wes型复合堰的上游堰高，从而方便研究上游堰高变化对wes型复合堰的综合流量系数及过流流态等力学特性的影响。
34.在其他实施例中，升降驱动件6还可以采用液压缸等常用的升降机构。
35.在其他实施例中，锁止驱动件41、堰体驱动件5还可以采用气压缸等常用的驱动机构。
36.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。