梯级水电站生态调控实验装置的制作方法

技术特征：
1.梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：包括多级河道水槽(1)，多级河道水槽(1)依次串联呈梯级排布；相邻河道水槽(1)之间设有水电站调控区(3)；梯级河道水槽(1)内的流体由水、纳米sio2和聚乙二醇配制而成。2.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：所述河道水槽(1)由多个单节水槽(11)拼合而成；相邻单节水槽(11)之间通过伸缩机构(12)固定连接；所述河道水槽(1)还包括调坡机构(13)和底板(14)，调坡机构(13)设置在伸缩机构(12)与单节水槽(11)连接处的下方，调坡机构(13)包括驱动机构(133)，驱动机构(133)的驱动端(132)与单节水槽(11)铰接；驱动机构(133)的固定端固定在转接板(134)上，转接板(134)的两端均固连有滚轮(131)，滚轮(131)嵌入底板(14)两侧的导轨(141)内，转接板(134)通过滚轮(131)沿着导轨(141)水平向滑动。3.根据权利要求2所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：所述单节水槽(11)由有机玻璃制备而成；伸缩机构(12)由多个并列设置的u型框架(121)、防水外衬(122)以及弹性内衬(123)组成，防水外衬(122)包裹在框架(121)外表面，弹性内衬(123)为聚乙烯复合膜，相邻框架(121)通过聚乙烯复合膜连接。4.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：所述水电站调控区(3)包括位于水电站调控区(3)下部的进水口(31)以及设置在与下游河道水槽(1)对接处的溢流堰(32)；沿流体流动反方向，进水口(31)前端下部设有叠梁门(33)；水电站调控区(3)在进水口(31)侧的上部还设有整流幕(34)；水电站调控区(3)还包括加热组件(35)；加热组件(35)设置在水电站调控区(3)与上游河道水槽(1)的对接处，位于叠梁门(33)和整流幕(34)之间。5.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：还包括支流河道(2)，支流河道(2)与其中任一级河道水槽(1)连接；支流河道(2)由一体式水槽(21)以及位于一体式水槽(21)底部的支撑结构(22)组成。6.根据权利要求5所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：支撑结构(22)为液压顶托器，液压顶托器的固定端固定在底板ii(23)上，液压顶托器的驱动端与一体式水槽(21)铰接。7.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：还包括实验流体调配池(4)，实验流体调配池(4)包括多格独立的池体(41)，不同池体(41)分别通过连接管(46)与首级河道水槽(1)入水口以及支流河道(2)入水口连接，连接管(46)上设有水泵(43)和整流格栅(42)。8.根据权利要求7所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：流入支流河道(2)的流体由水、纳米sio2、聚乙二醇和氯化钠配制而成。9.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：还包括参数测量设备(5)，每级河道水槽(1)中末节单节水槽(11)的外侧壁上均设有参数测量设备(5)；参数测量设备(5)包括沿纵向排布的多排测量探头(51)以及与测量探头(51)连接的控制器(52)；每排测量探头(51)均由成对设置的流速传感器、水位传感器和声速传感器组成。10.根据权利要求1所述的梯级水电站生态调控实验装置，其特征在于：基于所要模拟的原型河道的实际尺寸，确定多级河道水槽的水平比尺λ
h
和垂向比尺λ
v
，其中λ
h
≥λ
v
，几何变态比λ
h
/λ
v
≤5；根据各梯级间原型河道的实际坡度变化，计算梯级间河道水槽的坡度分段
及每段单节水槽的水平尺度及垂向坡降：l
mi
＝l
pi
/λ
h
d
mi
＝d
pi
/λ
v
式中，l
pi
和d
pi
分别为原型河道第i节的水平尺度和垂向坡降，l
mi
和d
mi
分别为模型河道水槽中第i节水槽的水平尺度和垂向坡降；同时，按照上式根据几何比尺确定支流河道的三维构型数据；按照重力相似准则和雷诺数相似准则，通过确定实验装置的水平比尺λ
h
确定实验流体的流速比尺λ
u
和流量比尺λ
q
：λ
q
＝λ
h1.5
λ
v
采用非牛顿流体增加液体粘性，降低流体流速，流体粘度比尺λ
μ
、扩散比尺λ
e
及修正后的流量比尺λ
q
′
为：为：λ
q
′
＝λ
h
λ
v
。

技术总结
本发明公开了一种梯级水电站生态调控实验装置，包括多级河道水槽，多级河道水槽依次串联呈梯级排布；相邻河道水槽之间设有水电站调控区；梯级河道水槽内的流体由水、纳米SiO2和聚乙二醇组成。本发明梯级水电站实验装置基于特定的流体以及对应的变态河工模型，能够实现对存在连续变坡且长度长达几百公里的全流域的河道进行真实模拟，即流态与实际情况符合比尺关系，在这样的前提下，实现对流域内各梯级的生态水文调控和生态指标调控。级的生态水文调控和生态指标调控。级的生态水文调控和生态指标调控。


技术研发人员：毛劲乔 龚轶青 戴会超 戴杰 蒋定国 赵汗青
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2021/12/17