(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221049040 6.7 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 水利部交通 运输部国家能源局南京 水利科学研究院 地址 210029 江苏省南京市 鼓楼区广州路 223号 申请人 河南省赵口引黄灌区二期工程建 设 管理局　 河南省河口村水库管理局 (72)发明人 李子阳　马福恒　马强　逯林方　 建剑波　陈诚　崔宏艳　解枫赞　 翟来铮　李乐晨　霍吉祥　郭天衡　 郭立新　吴光华　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 刘艳艳(51)Int.Cl. G01N 3/56(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种堤坝漫顶侵 蚀/冲刷过程模拟试验装置 及试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种堤坝漫顶侵 蚀/冲刷过程 模拟试验装置及试验方法， 装置包括储水箱、 水 泵、 试验土体、 不透水隔板、 流速测量装置、 试验 土体监测装置； 针对堤坝涌浪侵蚀或漫顶冲刷室 内模型试验， 通过模拟观测不同条件 （水位、 流 量） 下不同类型土体 （黏土、 壤土或砂土） 侵蚀或 冲刷发展变化过程， 获取土质堤坝的冲刷临界流 速， 为分析不同类型土体的侵蚀冲刷演化规律和 破坏严重程度提供 条件。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114942199 A 2022.08.26 CN 114942199 A 1.一种堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验 装置， 其特 征在于， 包括： 储水箱 （2） ， 通过控制水位模拟堤坝临水侧的库水位或河道水位高低， 所述储水箱 （2） 的水位高度可调， 且其中一侧设置有出 水口， 用于高水位时的涌浪或漫顶出流； 水泵 （1） ， 进口端与水源连通， 出口端通过管道与储水箱 （2） 相连通， 用于为储水箱 （2） 提供实验用水， 并可通过流 量控制调节调控 储水箱 （2） 中水位高度及出流大小； 试验土体 （3） ， 堆设在所述储水箱 （2） 的出水口一侧， 根据所需分析堤坝工程的实际情 况压实填筑并设置倾 斜坡度， 用于模拟实体堤坝； 不透水隔板 （4） ， 竖直设置在试验土体 （3） 两侧， 且不透水隔板 （4） 的高度高于试验土体 的最高高度， 用于控制漫顶出流范围； 流速测量装置 （5） ， 沿所述试验土体 （3） 坡度方向设置， 用于监测模拟堤坝的试验土体 （3） 在漫顶侵蚀/冲刷过程中不同位置处的水体流速； 试验土体监测装置， 被配置为测量沿水流方向不同位置处的试验土体 （3） 侵蚀/冲刷深 度的变化情况。 2.根据权利要求1所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述流 速测量装置 （5） 采用流速测量板， 所述流速测量板为对称结构的中间厚两端薄的弧形有机 塑料板， 其中流速测量板的上表面平整， 下表面 为弧形结构； 所述不透水隔板 （4） 上设置有支架 （7） ， 所述流速测量板上部铰接设置在支架 （7） 上， 下 端自然落下位于试验土体 （3） 的坡面上， 其中所述铰轴水平面设置； 所述流速测量板的下端设置有传感器 （6） ， 用于感应流速测量板下端在冲刷水流顶托 下的抬升高度。 3.根据权利要求2所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述流 速测量板受水流动能顶托影响， 会克服铰接摩擦力及重力上抬一定高度， 所述流速测量板 下端的抬升高度与流速关系预 先率定， 并通过流速 仪矫正。 4.根据权利要求2所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述试 验土层监测装置采用测量米尺 （8） ， 所述支架 （7） 上开设有多个用于安装测量米尺 （8） 的通 孔， 所述测量米尺 （8） 竖直 穿设在所述支 架 （7） 的通 孔中。 5.根据权利要求1所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述试 验土体 （3） 能够根据模拟 情况选用黏土、 壤土或砂土不同性状土体。 6.根据权利要求1所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述试 验土体 （3） 坡顶和坡脚为平台结构， 坡度能够根据模拟 情况设置 。 7.根据权利要求1所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述储 水箱 （2） 的出 水口处设置有可移动的闸门， 通过 所述闸门实现出 水口的开启大小或关闭。 8.根据权利要求1所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述不 透水隔板 （4） 沿储水箱 （2） 出水口侧垂直设置， 且不透水隔板 （4） 与储水箱 （2） 的连接处密 封。 9.根据权利要求1或4所述的堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验装置， 其特征在于， 所述 试验土体监测装置 （8） 同时采用摄像头监控， 通过摄像头采集试验土体 （3） 侵蚀/冲刷过程 中的高度变化情况。 10.一种堤坝漫顶侵蚀/冲刷过程模拟试验方法， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114942199 A 2S1、 在储水箱 （2） 的出水口侧竖直设置一对不透水隔板 （4） ， 并将不透水隔板 （4） 与储水 箱 （2） 的连接处密封； S2、 在两个不透水隔板 （4） 之间堆设试验土体 （3） 并压实， 所述试验土体 （3） 根据模拟情 况设置为所需坡度， 且接触储水箱 （2） 的坡顶处堆设成平台结构； S3、 在两个不透水隔板 （4） 上搭设支架 （7） ， 所述支架 （7） 沿水流方向间隔距离均匀布 设， 然后在支 架 （7） 上安装测量米尺 （8） 以及流速测量板； S4、 开启水泵 （1） ， 并通过水泵 （1） 调控流量和水位超高， 当水位及入水流量达到实验条 件， 开启出 水口， 水流 顺着试验土体 （3） 坡度往下冲刷； 根据不同土质体设置不同间隔时段通过测量米尺 （8） 测量冲刷深度变化， 根据 经验， 对 于黏质土体， 可按次/5 分测量频次； 对于砂质土体， 因冲刷速度较快， 测量频次应加密， 如可 按次/分测量； 具体根据试验发展情况进行； S5、 试验完成后， 采用坡脚的全断面米尺架对冲刷坡面进行完整测量， 以获取最终冲刷 形态； S6、 不同土质、 不同坡度、 不同漫顶水位、 不同冲刷流量、 不同冲刷时间， 对这5个变量可 分别进行模拟分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114942199 A 3