一种下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置的制作方法

本发明涉及长距离输水隧洞的，尤其涉及一种下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置。

背景技术：

1、在进行输水隧洞线路布置时，受工程地质、环境等因素的限制，需要通过优化布置避开一些会对工程后期运行安全产生不利影响的缺陷性地层。其中，下卧低压布置法是近几年来开始应用于长距离输水隧洞设计施工中的一种较优的处置手段，从工程布置、施工安全、工期、征地移民、运行检修、环境影响等方面均颇有优势。下卧低压长距离输水隧洞一般采用无压隧洞结合低压力隧洞输水，无压隧洞与低压力隧洞之间设置竖井连接过渡。输水隧洞在运行过程中可能存在局部水流条件复杂、输水能力不足、洞顶余幅不足等问题，然而，目前对于下卧低压长距离输水隧洞水力特征的研究较少，有必要选取合理的模拟技术对此类输水隧洞的水力特征开展深入研究。

2、对长距离大规模输水工程，以往开展的水工模型试验多针对输水隧洞中的局部建筑物开展研究工作，难以模拟完整长度的隧洞，无法剖析整体隧洞布置方案的合理性。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题提供一种下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，包括箱涵、进水竖井、出水竖井、消力池和地下水库，箱涵与进水竖井顶部之间、出水竖井的顶部与消力池之间，以及消力池、地下水库和箱涵之间均通过输水管道接通，进水竖井和出水竖井的底部之间通过低压隧洞接通以形成输水回路；低压隧洞通过调节阀分隔成两个输水段，每个输水段上均布置有测压装置，实现模拟长距离隧洞的沿程水头损失，进水竖井和出水竖井内均布置有第一流速仪，消力池内布置有液位监测装置和第二流速仪，用于连接箱涵与进水竖井的输水管道上设有第一流量计，用于连接箱涵与地下水库的输水管道上设有第二流量计，其中，用于连接消力池与地下水库的输水管道上设有闸门，用于连接箱涵与地下水库的输水管道上还设有水泵，水泵通过变频器连接电源，使用时通过测压装置、第一流速仪、液位监测装置、第二流速仪、第一流量计、第二流量计检测水流工况，通过控制调节阀、闸门和水泵来改变实验时的水流工况，从而精确还原实际工况，使得实验数据更贴近现实情况。

4、优选的，测压装置包括固定在低压隧洞上的测压管和旋接在测压管上的压电传感器，测压管的内部可滑动的装配有与压电传感器相互配合的测量杆，测量杆的底部具有处于测压管靠近低压隧洞一端的气囊，测量杆的顶部具有抵接在压电传感器上的触发块，实现对低压隧洞的两个输水段的水压检测。

5、优选的，沿输水回路中水流方向出水竖井的出水端到闸门的部位形成明流模拟段，明流模拟段均采用有机玻璃制成，便于观察水流流态。

6、优选的，消力池包括顶部贯通的池体，池体的两端分别开设有用于连接输水管道的进水孔和出水孔，池体的内部且位于进水孔和出水孔之间的部位开设有凹陷的消能区，且进水孔的排水端位于消能区内，出水孔的进水端位于消能区的上方；消能区内间隔的布置有多张消能板，且沿消能板进水孔到排水孔的方向，多张消能板顶部所处于的水平高度递增，保证对水流的消能质量，其中消能板具有如下两种型号：

7、型号一：消能板上具有多个供水通过的消能孔；

8、型号二：消能板由多跟间隔布置的隔板组成，且相邻两张消能板上的隔板交错布置。

9、优选的，消能区沿进水孔到出水孔方向的水平高度递增，且靠近出水孔的一侧为弧形，提高消能效果。

10、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

11、本发明公开的模拟装置在完整的模拟长距离输水隧洞的实际工况同时，还可精确还原长距离输水的实际工况，使得实验数据更贴近现实情况，对下卧低压长距离输水隧洞水力特性研究提供支持。

1.一种下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，包括箱涵(1)、进水竖井(2)、出水竖井(3)、消力池(4)和地下水库(5)，所述箱涵(1)与进水竖井(2)顶部之间、出水竖井(3)的顶部与消力池(4)之间，以及消力池(4)、地下水库(5)和箱涵(1)之间均通过输水管道(6)接通，所述进水竖井(2)和出水竖井(3)的底部之间通过低压隧洞(7)接通以形成输水回路；

2.根据权利要求1所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，所述测压装置(9)包括固定在低压隧洞(7)上的测压管(91)和旋接在测压管(91)上的压电传感器(92)，所述测压管(91)的内部可滑动的装配有与压电传感器(92)相互配合的测量杆(93)，所述测量杆(92)的底部具有处于测压管(91)靠近低压隧洞(7)一端的气囊(94)，所述测量杆(92)的顶部具有抵接在压电传感器(92)上的触发块(95)。

3.根据权利要求2所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，用于连接所述消力池(4)与地下水库(5)的输水管道(6)上设有闸门(15)，沿输水回路中水流方向所述出水竖井(3)的出水端到闸门(15)的部位形成明流模拟段，所述明流模拟段均采用有机玻璃制成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，用于连接所述箱涵(1)与地下水库(5)的输水管道(6)上还设有水泵，所述水泵通过变频器连接电源。

5.根据权利要求4所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，所述消力池(4)包括顶部贯通的池体(41)，池体(41)的两端分别开设有用于连接输水管道(6)的进水孔和出水孔，所述池体(41)的内部且位于进水孔和出水孔之间的部位开设有凹陷的消能区(42)，且进水孔的排水端位于所述消能区(42)内，出水孔的进水端位于所述消能区(42)的上方；

6.根据权利要求5所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，所述消能板(43)上具有多个供水通过的消能孔(431)。

7.根据权利要求5所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，所述消能板(43)由多跟间隔布置的隔板(432)组成，且相邻两张所述消能板(43)上的隔板(432)交错布置。

8.根据权利要求6-7任一项所述的下卧低压长距离输水隧洞水力特性模拟装置，其特征在于，所述消能区(42)沿进水孔到出水孔方向的水平高度递增，且靠近出水孔的一侧为弧形。