一种用于水工模型试验的小型尾门非恒定水位监控系统
技术领域
本实用新型涉及一种水位监控系统，具体是水工模型试验的小型尾门非恒定水位监控系统。
背景技术
水工模型试验是水利工程前期设计中验证及优化工程布置的重要手段之一，水闸、溢洪道及泵站等多个设计规范中也明确提出，对于大型或水流条件复杂的中型工程，应开展水工模型试验。
模型尾门水位控制是水工模型试验研究中常规的一项工作，是保证上游水位、流速、流态等水动力相似的必要条件。但在实际工作中，由于试验场地大小、模型面积及上下游河道体型等特征不同，较难做到在统一位置设置尾门，多从模型及场地的整体布局为出发点进行设置，因此在场地里具有一定随机性；实际操作中，尾门的水位控制也大多需要通过人工调试；当遭遇非恒定流时，则采用预备试验与阶梯控制相结合的方式开展，需要投入一定的人力和时间，对试验精度也可能存在一定影响。为此，有必要提出一种体型较小，且拆卸方便的尾门水位非恒定自动控制及监测装置，以提高模型试验的精度及试验人员的便利性。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种用于水工模型试验的小型尾门非恒定水位监控系统，该设施应具有投资较少、适应强、操作方便。
本实用新型的技术方案是：
一种用于水工模型试验的小型尾门非恒定水位监控系统，包括带有模型尾门水位监测区域的水工模型、变频器以及接通变频器的水位自动监控系统；其特征在于：该系统还包括依照水流方向依次间隔设置在模型尾门水位监测区域尾部的稳水格栅墙、第一溢流堰以及第二溢流堰，稳水格栅墙与第一溢流堰之间为尾门控制池，第一溢流堰与第二溢流堰之间为小型调蓄池，第二溢流堰之后为尾水渠；所述第一溢流堰的顶端设置有第一溢流口，第一溢流堰的中部设置有贯通墙体的排水管以及配有潜水泵的进水管；第二溢流堰的顶端设置有第二溢流口。
所述模型尾门水位监测区域中配置有接通水位自动监控系统的自动水位仪。
所述第一溢流口位置高于第二溢流口位置，但低于二侧挡墙高度。
所述第二溢流口位置低于尾水渠挡墙高度。
所述水位自动监控系统包括电源开关、接通潜水泵的变频器、接通自动水位仪与变频器的监控系统。
本实用新型的工作原理是：读取目标水位与水工模型内实际水位的误差，通过调整水泵功率以达到修正误差的目的，该系统可自动调整进水水泵工作频率，修正进水管内的流量大小，叠加上游下行流量后，逐步抬高或降低尾门控制池内的水位，达到有效控制模型尾门区域水位的目的。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型装置安装后，模型尾门可实现自动控制，试验人员可直接设定目标水位值或过程线，并实时监测及调整模型内的当前水位，具有提高试验精度，减少人工调整误差及人力精力投入等优点；当模型完工后，拆卸也较为便利，具有投资较少、适应强、操作方便的优点。
附图说明
图1为本实用新型的平面布置图。
图2为本实用新型的纵向剖面布置图(图1的俯视方向)。
图3是本实用新型中控制箱内的仪器布置结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本实用新型进行进一步的描述，本实施例只用于对本实用新型进行更清晰、完整的说明，但不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述内容作出一些非本质的改进和调整的其他事实例，都属于本实用新型保护的范围。
如图所示的用于水工模型试验的小型尾门非恒定水位监控系统，包括设置带有模型尾门水位监测区域1的水工模型、变频器以及水位自动监控系统；模型尾门水位监测区域内配有自动水位仪5，以实时反馈模型试验区的实际控制水位。
本实用新型的改进，是在模型尾门水位监测区域尾部依照水流方向(图中箭头所示方向)依次间隔设置有稳水格栅墙6、第一溢流堰7以及第二溢流堰 10；从而在稳水格栅墙与第一溢流堰之间形成尾门控制池2，用于稳定模型下游控制区域水位，避免模型尾门水位监测区域有大的水面波动；第一溢流堰的中部设置有贯通墙体的排水管8以及配有潜水泵11的进水管，所述第一溢流堰的顶端设置有第一溢流口，第二溢流堰的顶端设置有第二溢流口；第二溢流堰之后为尾水渠4。在第一溢流堰与第二溢流堰之间形成的小型调蓄池3，与排水管 8、进水管9及潜水泵11共同构成水位调蓄的循环体系；当调试阶段或出流量超过排水管8过流能力时，多余水体可通过第一溢流堰7下泄。另外，所述第一溢流口位置高于第二溢流口位置，但低于二侧挡墙17高度。
所述第二溢流口的底部位置低于尾水渠挡墙18高度。
本实用新型还在控制箱12内配置了含监视器的水位自动监控系统13(水位自动监控系统为外购的常规设备，通过导线接通自动水位仪及变频器)、变频器 14以及电源开关15(电源开关连通外部电源与潜水泵)，用于跟踪及调整潜水泵11(潜水泵通过导线接通变频器)的工作频率，达到增加或减少总下泄流量的目的。
本实用新型通过小型调蓄池、自动水位仪及变频设备调整模型总体下泄流量，以达到抬高及降低模型尾门控制模型尾门水位监测区域水位的目的，适用于具有一定下行流量或潮汐影响相对较弱的洪控区域；若针对纳潮量较大的开阔模型下游，小型水池一般难以达到潮汐快速上涨所需的水量时，可扩大水池或采用潮汐模型方式控制。
调蓄池所需的出水管、进水管尺寸及潜水泵功率需根据模型实际需要进行设置及调试，避免模型低水位时出水管排水不畅或高水位时水泵进水能力不足。第一溢流堰主要用于模型调试阶段，顶高程不得低于模型控制所需的最高水位值，还需满足洪峰流量所需的过流尺寸。
水位监测控制系统可预设目标水位或过程线，采用变频器对潜水泵进行远程控制，通过自动水位仪实时反馈模型实际水位情况，不断修正及逼近目标值。
