專利名稱：穩(wěn)定分層不摻混加水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水庫水溫分層模擬試驗裝置，特別涉及一種穩(wěn)定分層不摻混加水
裝置。
背景技術(shù)：
大型水庫水體溫度具有明顯的沿深度成層分布的特點，表層水溫和底層水溫相差 很大，有時溫差值可達2(TC左右(黃永堅，1986)。常規(guī)水電站進水口均為單層進水口，進 水口設(shè)置在靠近水庫底部位置，發(fā)電時下泄水體基本為水庫底層水體，其水溫較低，影響 下游河段的生態(tài)環(huán)境。近年來，隨著對生態(tài)環(huán)境保護的重視，水電站分層進水口取水方式 (multi-level intake structure,MLIS)正逐漸被采用。采用水電站進水口分層取水方式 的目的是有選擇地取用水庫的不同層水體，控制下泄水溫，滿足環(huán)保要求。目前水庫水溫分 層模擬試驗研究還處于起步階段，而分層不摻混穩(wěn)定加水裝置是開展試驗研究的保障。
目前涉及水溫分層試驗?zāi)M方法主要有兩類，一是以鹽淡水形成兩層模擬，二是 利用熱水或冷水流入水槽形成一定的水溫分布。利用鹽淡水的密度差模擬水溫分層，通常 模擬兩層，其缺點是很難形成多層模擬，不能真實地再現(xiàn)實際水庫水溫沿水深的連續(xù)分布， 例如，Harleman(1965)等在試驗水槽中用鹽水和淡水形成兩層密度流；黃桂林等(1996)針 對平板式表層取水口，以淡水和鹽水模擬兩層水溫分布。利用熱水或冷水流入水槽形成的 水溫分布，其缺點是所形成的水溫分布難于控制，很難形成能滿足溫差要求的、穩(wěn)定的、符 合實際的水庫水溫分布。例如，1988年5月Helmut Kobus在清華大學(xué)出版社出版的《水力 模擬》中介紹了一個水庫分層水力模型試驗(Markorfsky和Harleman， 1971， 1973)，模型為 長llm，寬0. 3m矩形斷面有機玻璃水槽，深度從上游端11. 4cm線性地增大到下游端120cm， 熱水自淺端進入。Robert Ettema(2004)等采用垂向位置不同的3條管路供溫度不同的水 以形成水溫分層，水溫0°C的水沿底層流入，水溫16-18 °C的水沿中層流入，水溫32 °C的水 沿上層流入，但各層不同溫度的水體流入較大水域后易于摻混，很難形成預(yù)期的垂向水溫 分布。 在試驗研究水庫水溫分層的相關(guān)問題時，為實現(xiàn)水溫沿水深分層，通常采用加入 不同溫度的水體，但在加水過程中各層不同溫度的水體易于摻混，很難形成預(yù)期的符合要 求的垂向水溫分布。國內(nèi)外研究成果表明，若直接模擬水溫分布，將不同溫度的水體加入 模型水庫或水槽是必須的，但如何保證不同溫度的水體流入模型水庫后仍保持分層且不摻 混，是形成符合要求的水溫分布的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種既能穩(wěn)定分層又能保證各 層間盡量不摻混的加水裝置。 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種穩(wěn)定分層不 摻混加水裝置，包括在模型水庫一端沿水深平行設(shè)置的多層隔板，每層隔板的中部均設(shè)有通孔，所述通孔上面設(shè)有孔蓋，所述每層隔板的中部上面在加水時設(shè)有穩(wěn)定出流裝置，所述 多層隔板的通孔內(nèi)插裝有一加水管。 所述每層隔板位置可調(diào)地安裝在支架上，所述支架安裝在所述模型水庫內(nèi)。
所述穩(wěn)定出流裝置包括側(cè)壁設(shè)有出水孔的環(huán)形框架，所述環(huán)形框架內(nèi)裝滿石子。
所述孔蓋與對應(yīng)隔板轉(zhuǎn)動連接。 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是采用分層隔板和穩(wěn)定出流裝置，依次加入不同 水溫的水，使加入的水體沿隔板向四周平穩(wěn)且緩慢地流入模型水庫，保證了加水過程中加 入的水體不直接沖擊模型水庫的原有水體，不發(fā)生急速摻混，能形成符合預(yù)期要求的、穩(wěn)定 的、沿垂向分層的水溫分布。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的多層隔板及其支架結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明多層隔板安裝示意圖；
圖4是本發(fā)明穩(wěn)定出流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、加水管，2、模型水庫，3、隔板，3-1、通孔，4、穩(wěn)定出流裝置，4-1、環(huán)形框架， 4-2、出水孔，4-3、石子，5、支架，5-l、立柱，6、短管，7、孔蓋。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細說明如下 在試驗研究水庫水溫分層的相關(guān)問題時，為實現(xiàn)水溫沿水深分層，通常采用加入 不同溫度的水體，但在加水過程中各層不同溫度的水體易于摻混，很難形成預(yù)期的符合要 求的垂向水溫分布。本發(fā)明提供一種既能穩(wěn)定分層又能保證各層間盡量不摻混的加水裝置。 請參閱圖l，水溫不同的水體沿加水管1流向模型水庫2，加水管1出口出流集中， 對模型水庫1的已有水體形成直接沖擊，來流水體與水庫水體摻混，不能形成預(yù)期的水溫 沿垂向分層。為此，在模型水庫2—端沿水深平行設(shè)置多層隔板3以避免加入的水直接沖 擊已有水體；同時，為使來流沿隔板3向四周均勻且緩慢擴散，每層隔板3上在加水時設(shè)置 穩(wěn)定出流裝置4。 根據(jù)原型實際水庫水溫垂向分布的特點，確定水溫沿垂向的模擬層數(shù)及層間高 度，進而設(shè)置該加水裝置隔板3的數(shù)量，調(diào)節(jié)各隔板間高度。請參閱圖1、圖2和圖3，隔板3 位置可調(diào)地安裝在鐵支架5上，鐵支架5主要由四個立柱5-1組成，立柱直徑lcm，其作用是 作為上下調(diào)節(jié)隔板3高度的滑道，并固定隔板3。隔板3為方形，長寬厚lmX lmXO. 005m ; 隔板3四角設(shè)短管6，管徑略大于lcm，作為與鐵支架立柱5-1配套的滑塊；多層隔板3相互 平行，隔板3的層數(shù)及間距依原型實際水庫水溫垂向分布的特點確定；隔板3中心開通孔 3-1，孔徑12cm，略大于加水管1的直徑，使加水管1易插入并能自由升降；同時，隔板3上 的通孔3-1旁設(shè)一可沿隔板3表面轉(zhuǎn)動的圓形薄板作為孔蓋7使用，當(dāng)對該隔板以上加水 時蓋上其上的通孔3-1。
請參閱圖4，穩(wěn)定出流裝置4的橫截面為圓環(huán)形，加水時置于隔板3上面的中部。 穩(wěn)定出流裝置4包括環(huán)形框架4-1，環(huán)形框架4-1由兩塊薄有機玻璃煨成，兩板間距6cm，薄 有機玻璃板上鉆有直徑O. 5cm的多個出水孔4-2，環(huán)形框架高10cm，外徑60cm。環(huán)形框架內(nèi) 裝滿粒徑略大于0. 5cm的石子4-3。環(huán)形框架4-1的內(nèi)徑遠大于隔板3上的通孔直徑，孔蓋 7位于環(huán)形框架4-1內(nèi)，可在環(huán)形框架4-1內(nèi)相對隔板轉(zhuǎn)動對通孔3-1進行開閉。
本發(fā)明的使用方法 1)將各隔板3上的通孔3-1打開，將加水管1深入第一層隔板以下，向模型水庫2 緩緩加入底層水，待水位升至第一層隔板3高度后，停止加水，并將加水管1緩緩提升至第 一層隔板3上，蓋上第一層隔板3上的孔蓋7，靜置一會兒，例如1分鐘。
2)在第一層隔板3上放置穩(wěn)定出流裝置4后，向模型水庫2加入第二層水，隨著水 面的緩緩升高，隨水面升高同步將加水管1逐漸提升，待水位升至第二層隔板3高度后，停 止加水，緩慢提起加水管1至第二層隔板2上，蓋上第二層隔板3的孔蓋7，靜置一會兒，例 如1分鐘。 3)以此類推，重復(fù)步驟2)，完成水溫分層加水工作。 4)靜置一段時間(例如10分鐘)后，即可形成符合預(yù)期要求的、穩(wěn)定的、沿垂向分 層的水溫分布。 盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可 以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種穩(wěn)定分層不摻混加水裝置，其特征在于，包括在模型水庫一端沿水深平行設(shè)置的多層隔板，每層隔板的中部均設(shè)有通孔，所述通孔上面設(shè)有孔蓋，所述每層隔板的中部上面在加水時設(shè)有穩(wěn)定出流裝置，所述多層隔板的通孔內(nèi)插裝有一加水管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定分層不摻混加水裝置，其特征在于，所述每層隔板位置 可調(diào)地安裝在支架上，所述支架安裝在所述模型水庫內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定分層不摻混加水裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定出流裝置 包括側(cè)壁設(shè)有出水孔的環(huán)形框架，所述環(huán)形框架內(nèi)裝滿石子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定分層不摻混加水裝置，其特征在于，所述孔蓋與對應(yīng)隔 板轉(zhuǎn)動連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定分層不摻混加水裝置，包括在模型水庫一端沿水深平行設(shè)置的多層隔板，每層隔板的中部均設(shè)有通孔，所述通孔上面設(shè)有孔蓋，所述每層隔板的中部上面在加水時設(shè)有穩(wěn)定出流裝置，所述多層隔板的通孔內(nèi)插裝有一加水管。本發(fā)明采用分層隔板和穩(wěn)定出流裝置，依次加入不同水溫的水，使加入的水體沿隔板向四周平穩(wěn)且緩慢地流入模型水庫，保證了加水過程中加入的水體不直接沖擊模型水庫的原有水體，不發(fā)生急速摻混，能形成符合預(yù)期要求的、穩(wěn)定的、沿垂向分層的水溫分布。
文檔編號G01C13/00GK101788289SQ20101011955
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者高學(xué)平 申請人:天津大學(xué)