一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置的制作方法

本发明属于农业水利工程设备技术领域，具体涉及一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置。

背景技术：

引水灌渠作为农田水利工程的重要构成部分，在我国三北寒旱地区有广泛应用，其主要功能在于给灌区农作物补给充足水分。灌渠截面面积及其内部水位高低根据周边农作植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定。在干旱及农作植物需水旺季，灌渠内部的水位高于地下水位，因此需要做好防渗措施以提高灌渠水利用系数。相反在不需要灌溉的季节，灌渠内部的水位就会很低，甚至是干灌渠，地下水位高于渠水位，对灌渠衬砌形成扬压力；特别是在冬季，高地下水位区的灌渠衬砌还易发生冻胀。可见，在这个需水循环过程中，会引起一系列问题，若为提高灌渠水利用系数而做全断面衬砌防渗，在灌溉旺季是合理可取的，但在灌溉淡季或冬季则不可行，原因在于灌溉淡季或冬季灌渠水位低甚至干渠，但灌渠衬砌外侧地下水位很高，这样衬砌内外侧就会形成很高的扬压力，在外侧水压力作用下很容易引起衬砌破坏；除此之外，若灌渠全断面防渗，衬砌外侧的灌渠边坡地下水不能消减，三北寒区冬季地表温度降低导致灌渠衬砌后水结冰，体积膨胀形成冻胀，很容易引起衬砌的挤压破坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置，用于研究如何改善高地下水位地区灌渠防渗的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置，包括模型试验箱，模型试验箱内设有渠道模型，渠道模型的两侧均设有隔板，隔板与模型试验箱底面垂直，隔板的表面上设有若干渗水孔；模型试验箱两侧与所述隔板相对的侧壁上设有排水孔，模型试验箱两侧与隔板相垂直的侧壁上设有测压孔，测压孔通过管道连接有测压装置。

本发明的特点还在于，

渠道模型的上表面设有混凝土衬砌。

测压装置包括支架，支架上设有若干竖直排列的测压管，测压管与测压孔一一对应，测压管通过管道与测压孔相连。

排水孔连接有排水管，排水管上设有阀门。

本发明的有益效果是：一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置，可以用于研究如何改善高地下水位地区灌渠防渗的方法，使其既能满足灌溉旺季具有良好的防渗能力，提高灌渠水利用系数，也能满足灌溉淡季或冬季防渗衬砌不会因扬压力破坏或冻胀破坏；评估节水改造工程的节水效果；优选防渗方案，为下一步灌渠砌护方案提供技术支持；分析不同地质条件、不同渠水位以及不同地下水位防渗前后渠道水利用系数，为合理确定灌渠水利用系数提供技术支持；通过改变槽内土体形式，还可进行不同防渗形式的土石坝渗流试验，能最大程度地降低试验成本，具有较强的推广实用价值。

附图说明

图1是本发明一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置的结构示意图；

图2是本发明一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置模型试验箱的主视图；

图3是本发明一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置隔板的结构示意图。

图中，1.模型试验箱，2.隔板，3.渗水孔，4.渠道模型，5.测压孔，6.支架，7.排水孔，8.测压管。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置，如图1、图2及图3所示，包括模型试验箱1，模型试验箱1内设有渠道模型4，渠道模型4的两侧均设有隔板2，隔板2与模型试验箱1底面垂直，隔板2的表面上设有若干渗水孔3；模型试验箱1两侧与隔板相对的侧壁上设有排水孔7，模型试验箱1两侧与隔板相垂直的侧壁上设有测压孔5，测压孔5通过管道连接有测压装置。

渠道模型4的上表面设有混凝土衬砌。

测压装置包括支架6，支架6上设有若干竖直排列的测压管8，测压管8与测压孔5一一对应，测压管8通过管道与测压孔5相连。

排水孔7连接有排水管，排水管上设有阀门。

使用时，如图1所示，模型试验箱1四周为加钢肋梁的有机玻璃箱，模型试验箱1侧壁上还贴有标尺；渠道模型4由沙土夯打而成，模拟现实中的渠道，渠道模型4的上表面还设有混凝土衬砌，地基及混凝土衬砌按模型比例尺与材料相似比制作，渠道模型4内维持水头不变，收集排水孔7处的渗出水量，避免了模型表面水量蒸发对试验结果的影响；隔板2与模型试验箱1侧壁之间的水位用来模拟地下水位，渠道模型4外地下水位通过模型试验箱1外侧板上设置的排水孔7来控制；待渠道模型4地基内已经形成稳定渗流场后开始试验，通过渠道模型4地基的原始地下水位高程处的排水孔7收集渗漏水量，进行稳定流量计算，排水孔7通过管道还连接有溢流阀，溢流阀的高度可以根据需要调整；还可以根据需要在模型试验箱1的长度方向的侧壁上设置测压孔5，测压孔5通过管线与测压装置中的玻璃测压管一一相连，可以测量渗流场各点的水位高程。原位实际渗流量需用模型实测流量和几何相似、运动相似以及动力相似系数进行换算，针对不同土性和防渗衬砌，只需重复上述过程即可。

本发明的一种高地下水位灌区灌渠单向渗流模型试验装置有如下优点：可以用于研究改善高地下水位地区灌渠防渗的方法，使其既能满足灌溉旺季具有良好的防渗能力，提高灌渠水利用系数，也能满足灌溉淡季或冬季防渗衬砌不会因扬压力破坏或冻胀破坏；评估节水改造工程的节水效果；优选防渗方案，为下一步灌渠砌护方案提供技术支持；分析不同地质条件、不同渠水位以及不同地下水位防渗前后渠道水利用系数，为合理确定灌渠水利用系数提供技术支持通过改变槽内土体形式，还可进行不同防渗形式的土石坝渗流试验，能最大程度地降低试验成本，具有较强的推广实用价值。