本發(fā)明屬于水利工程領(lǐng)域，尤其涉及一種生態(tài)護坡抗沖實驗裝置及實驗方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展和人民群眾需求的不斷提高，河道及堤防在防洪、排澇、水資源保護與開發(fā)利用等方面的作用越顯突出，同時河道及堤防的功能日漸趨于多元化，在生態(tài)環(huán)境、旅游景觀、休閑娛樂、文化等方面的功能日益凸現(xiàn)，社會對河道的依賴性越來越重，對河道的要求也越來越高。河道治理不僅要發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，更要繼承傳統(tǒng)技術(shù)的精髓，樹立生態(tài)的理念，營造人與自然和諧的水環(huán)境。

2、隨著河道生態(tài)治理理念進入新發(fā)展階段，透水、透氣、防沖的生態(tài)型護坡逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬質(zhì)護坡，廣泛應(yīng)用于河道生態(tài)治理中。河道生態(tài)護坡大多涉及泥石散粒體及其表面植被，護坡類型多，抗沖刷機理復(fù)雜，抗沖刷理論研究少，是工程技術(shù)發(fā)展急需解決的難題。目前，不同類型、不同坡比的河道生態(tài)護坡對水流的抗沖能力既無理論解，也無經(jīng)驗公式可參考，需要采取實驗的方式探究抗沖刷性能。

3、因此，需要設(shè)計一種實驗裝置，該裝置需要能夠測試不同類型生態(tài)護坡在不同坡比下的最大抗沖流速，以滿足工程技術(shù)發(fā)展的需要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本申請實施例的目的是提供一種生態(tài)護坡抗沖實驗裝置及實驗方法。

2、根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種可以調(diào)節(jié)坡比的生態(tài)護坡抗沖實驗裝置，包括敞開式水槽組件、可升降的底部支架、護坡試塊箱、流速計量組件、視頻監(jiān)控組件；

3、所述底部支架沿水流方向設(shè)置且兩端均設(shè)置有升降結(jié)構(gòu)；

4、所述敞開式水槽組件包括兩個嵌入式的敞開水槽，沿水流方向分別為上游端敞開水槽和下游端敞開水槽，兩個所述敞開水槽分別設(shè)置在所述底部支架的兩端并通過相應(yīng)升降結(jié)構(gòu)調(diào)整高度，以形成實驗水流；

5、所述護坡試塊箱中設(shè)置有待實驗的護坡試塊，下游端敞開水槽底部開有若干護坡試塊箱安裝孔，所述護坡試塊箱的上部未封閉，通過護坡試塊箱安裝孔安裝到敞開水槽底部；

6、所述流速計量組件包括流速計量設(shè)備和第一立桿，所述流速計量設(shè)備固定在所述第一立桿上，所述第一立桿固定在下游端敞開水槽內(nèi)，以對護坡試塊箱上方流速進行測量；

7、所述視頻監(jiān)控組件包括攝像機和第二立桿，所述攝像機固定在所述第二立桿上，所述第二立桿固定在下游端敞開水槽內(nèi)，以對護坡試塊的沖刷情況進行監(jiān)測。

8、進一步地，底部支架的底板寬于敞開式水槽組件，底板寬1.7～3.2m，長度應(yīng)長于兩個嵌入式水槽組裝后平置的最小長度，底板長7.5～20m。

9、進一步地，兩個敞開水槽主體為鋼結(jié)構(gòu)或其他金屬材料，底部寬1.5m～3m、長5～10m，兩側(cè)擋板高0.5～1.5m。

10、進一步地，所述護坡試塊箱為正方形鋼結(jié)構(gòu)，邊長為封閉式水槽預(yù)留的護坡試塊箱安裝孔邊長-0.3cm，四周焊接角鋼，試塊箱高30～50cm。

11、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種可以調(diào)節(jié)坡比的生態(tài)護坡抗沖實驗方法，包括：

12、步驟s1：在護坡試塊箱中制作需要開展抗沖刷實驗的生態(tài)護坡試塊：

13、步驟s2：將底部支架固定在水底平整穩(wěn)固的位置；

14、步驟s3：連接并用螺栓固定兩個嵌入式的敞開水槽，以使得安裝時兩個敞開水槽穩(wěn)固、不互相便宜；

15、步驟s4：安裝流速計量組件及視頻監(jiān)控組件并設(shè)置于下游端的敞開水槽上，將兩個所述敞開水槽固定在底部支架上；

16、步驟s5：松開兩個嵌入式敞開水槽的固定螺栓，利用升降結(jié)構(gòu)調(diào)整水槽高度，確保敞開式水槽頂部高于水面(即高于實驗所在水體的表面)；

17、步驟s6：將需要開展抗沖刷實驗的護坡試塊箱安裝到下游端的敞開水槽上；

18、步驟s7：通過調(diào)整升降結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)水槽上游端高度或下游端高度，利用流速計量組件監(jiān)測試塊上方流速，使得監(jiān)測流速等于實驗需要的流速，并用螺栓固定兩個嵌入式的敞開水槽；

19、步驟s8：開始護坡抗沖刷實驗，期間利用視頻監(jiān)控組件記錄實驗過程并觀測試塊狀態(tài)，達到實驗所需的沖刷時長后，取下試塊；

20、步驟s9：根據(jù)實驗需求，重復(fù)步驟s6～步驟s8，開展其余試塊的抗沖刷實驗。

21、本申請的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

22、(1)實驗裝置可以根據(jù)需求，調(diào)整水槽上下游端的高度，對應(yīng)不同的護坡坡比，可以實現(xiàn)實驗場景與河道護坡的實際狀態(tài)相同；

23、(2)在水面高度穩(wěn)定的前提下，利用兩端的升降裝置，通過調(diào)節(jié)敞開式水槽上游端高度或下游端高度，可快速獲取實驗所需流速，方法簡單易行且可靠；

24、(3)敞開式水槽可平行放置多個試塊，可以對不同試塊樣品在不同流速下的沖刷情況進行對比實驗，大大提升實驗效率。

25、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種生態(tài)護坡抗沖實驗裝置，其特征在于，包括敞開式水槽組件、可升降的底部支架、護坡試塊箱、流速計量組件、視頻監(jiān)控組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，底部支架的底板寬于敞開式水槽組件，底板寬1.7～3.2m，長度應(yīng)長于兩個嵌入式水槽組裝后平置的最小長度，底板長7.5～20m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，兩個敞開水槽主體為鋼結(jié)構(gòu)或其他金屬材料，底部寬1.5m～3m、長5～10m，兩側(cè)擋板高0.5～1.5m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述護坡試塊箱為正方形鋼結(jié)構(gòu)，邊長為封閉式水槽預(yù)留的護坡試塊箱安裝孔邊長-0.3cm，四周焊接角鋼，試塊箱高30～50cm。

5.一種生態(tài)護坡抗沖實驗方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種生態(tài)護坡抗沖實驗裝置及實驗方法，該裝置中，底部支架沿水流方向設(shè)置且兩端均設(shè)置有升降結(jié)構(gòu)；敞開式水槽組件包括沿水流方向的上游端敞開水槽和下游端敞開水槽，兩個敞開水槽分別設(shè)置在底部支架的兩端并通過相應(yīng)升降結(jié)構(gòu)調(diào)整高度，以形成實驗水流；護坡試塊箱中設(shè)置有待實驗的護坡試塊，下游端敞開水槽底部開有若干護坡試塊箱安裝孔，通過護坡試塊箱安裝孔安裝到敞開水槽底部；流速計量組件中，流速計量設(shè)備固定在第一立桿上，第一立桿固定在下游的敞開水槽內(nèi)，以對護坡試塊箱上方流速進行測量；視頻監(jiān)控組件中，攝像機固定在第二立桿上，第二立桿固定在下游的敞開水槽內(nèi)，以對護坡試塊的沖刷情況進行監(jiān)測。

技術(shù)研發(fā)人員：張揚,劉立軍,韓海騫,李曉龍,翁湛,胡淼,申振東,王云翔,滕暉
受保護的技術(shù)使用者：浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10