專(zhuān)利名稱(chēng)：逆向法地形制作儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種逆向法地形制作儀，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，其IPC國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)為E02B 1/02。
技術(shù)背景小浪底庫(kù)區(qū)模型是“模型黃河”的重要組成部分。整個(gè)模型從小浪底大壩至三門(mén)峽水文站，原型庫(kù)段長(zhǎng)約125km，高程從155m至^5m，模型包括庫(kù)區(qū)100%的干流原始庫(kù)容及近95%的支流庫(kù)容。依據(jù)所選用的幾何比尺(水平比尺300，垂直比尺60)縮尺后，模型長(zhǎng)約440m，模型平均寬度約15m，高約2.細(xì)。模型分為動(dòng)床和定床兩部分。初期模型建設(shè)主要是模型定床部分的制作，動(dòng)床部分主要是在每組次試驗(yàn)之前進(jìn)行。在小浪底庫(kù)區(qū)初期定床模型制作時(shí)，采用通常的斷面模板地形制作技術(shù)，遇到了一系列的問(wèn)題由于小浪底水庫(kù)是典型的峽谷型水庫(kù)，庫(kù)區(qū)邊坡非常陡，模型經(jīng)過(guò)變態(tài)處理后，邊坡變的更加陡峻，大部分庫(kù)段的邊坡都在70°以上，部分庫(kù)段甚至接近90°，使得模型斷面模板的埋置及取出的過(guò)程中模型回填土經(jīng)常產(chǎn)生坍塌，回填土的密實(shí)度和地形制作的精度難以達(dá)到要求，時(shí)常不得不返工，加大工作量，導(dǎo)致工作延誤，難以保質(zhì)保量的完成模型定床部分的制作。模型定床部分制作的滯后將勢(shì)必影響小浪底水庫(kù)攔沙期防洪減淤運(yùn)用方式研究和小浪底庫(kù)區(qū)模型試驗(yàn)研究工作，進(jìn)而拖延整個(gè)小浪底水庫(kù)攔沙期防洪減淤運(yùn)用方式研究項(xiàng)目的順利開(kāi)展。針對(duì)上述情況，通過(guò)多次摸索嘗試開(kāi)發(fā)了此套利用逆向法地形制作技術(shù)進(jìn)行地形制作的設(shè)備。該設(shè)備不僅可用于小浪底庫(kù)區(qū)模型，也適用于所有邊坡陡峻，或地形高差較大水工實(shí)體模型地形制作中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種能夠無(wú)需在回填土下埋置斷面板的地形制作設(shè)備，從而使模型回填土的密實(shí)度不受影響，保證模型的精確度。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種逆向法地形制作儀，包括橫梁、支架、高程控制系統(tǒng)和河道斷面形態(tài)控制線四部分；所述橫梁上沿水平方向加工有刻度，所述支架為兩個(gè)伸縮式支架，在所述支架與橫梁的連接處，設(shè)有水平調(diào)整螺栓和垂直調(diào)整螺栓，所述高程控制系統(tǒng)由多個(gè)高程控制桿組成， 每個(gè)所述高程控制桿的下端為尖頭，在所述尖頭上設(shè)有一個(gè)小孔，所述河道斷面形態(tài)控制線是一根軟細(xì)線，依次穿過(guò)每個(gè)高程控制桿尖端的所述小孔。本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀，采用逆向法地形制作原理，是一個(gè)投資少、操作容易、無(wú)特殊技術(shù)要求、適用范圍限制小的裝置，可以廣泛的適用于邊坡坡度大的水庫(kù)實(shí)體模型制作中去。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的斷面模板制作模型示意圖。[0007]圖2為本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀的原理示意圖。圖3為本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀示意圖。圖4為本實(shí)用新型的高程控制桿與橫梁連接處的局部放大圖圖中，1為橫梁，2為支架，3為高程控制桿，4為河道斷面形態(tài)控制線，5為支架高度調(diào)整螺栓，6為支架水平調(diào)整螺栓，7為支架垂直調(diào)整螺栓，8為高程控制桿垂直調(diào)整螺栓，9 為高程控制桿水平調(diào)整螺栓。
具體實(shí)施方式
通常情況下，制作河道斷面模型的斷面模板的形態(tài)如圖1所示，斷面模板的材料一般為三合板。受三合板強(qiáng)度和規(guī)格(l.MmX2.4m)的限制，一個(gè)斷面模板的最大模型垂直高差不易超過(guò)lm，平均模型垂直高差不易超過(guò)0. 5m，模型水平距離不超過(guò)2. 4m,通常一個(gè)完整的斷面由若干個(gè)斷面模板組合而成。同時(shí)為了便于地形制作時(shí)斷面模板的埋置，地形制作時(shí)可以沿圖中粗虛線將斷面模板的左、右兩個(gè)下角鋸下，不影響地形制作的精度。一般情況下，在模型定床地形制作完成后斷面模板均需取出，以防止模型漏水。通常情況下，每一個(gè)斷面模板都有一個(gè)如圖1所示的坐標(biāo)系，原點(diǎn)位于斷面模板的左下角。假設(shè)原點(diǎn)O的模型坐標(biāo)為(Xtl，％)，河道斷面高程控制點(diǎn)的模型坐標(biāo)為(Xi，yi)， χ坐標(biāo)代表模型起點(diǎn)距，y坐標(biāo)代表模型高程。河道斷面高程控制點(diǎn)的模型相對(duì)高程Iii = Yi-Ytl，相對(duì)起點(diǎn)距Ii = χ「&。為了保證模型制作的精度，在斷面模板的埋置安裝過(guò)程中，需要通過(guò)反復(fù)校核斷面模板上控制點(diǎn)的模型起點(diǎn)距及高程。在地形起伏變化大的模型制作時(shí)，由于斷面模板不易固定，更大大地增加斷面模板埋置安裝的工作量。在制作邊坡陡峻或地形高差較大的水工實(shí)體模型時(shí)，例如黃河小浪底庫(kù)區(qū)模型的制作，庫(kù)區(qū)模型經(jīng)過(guò)變態(tài)處理后，邊坡變的更加陡峻，大部分庫(kù)區(qū)斷面在不到0. 5m的水平距離內(nèi)，高差高達(dá)an以上。原有的地形制作方法遇到許多施工難題，例如斷面模板強(qiáng)度明顯不足，模板固定難度大，特別是在斷面模板的埋置及取出的過(guò)程中模型回填土經(jīng)常產(chǎn)生坍塌，需要反復(fù)進(jìn)行回填制作，浪費(fèi)了大量的人力物力，并且難以保證回填土的密實(shí)度和地形制作的精度。針對(duì)這一難題，經(jīng)過(guò)多次嘗試，利用逆向法地形制作技術(shù)，制作了可以重復(fù)使用的逆向法地形制作儀。其原理如圖2所示。本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀與通常的斷面模板最大的不同是，圖1所示的斷面模板的坐標(biāo)原點(diǎn)0被平移到圖2所示的0'處，地形制作的主要控制部分(除支架外)均被移動(dòng)到河道斷面的上方，即無(wú)需回填土下埋置。故不會(huì)引起模型回填土坍塌，保證了模型回填土的密實(shí)度不受影響。如圖2所示，應(yīng)用本實(shí)用新型的模型制作裝置時(shí)，河道斷面高程控制點(diǎn)的模型相對(duì)高程h' i = y' Cryi,相對(duì)起點(diǎn)距Ii = Xi-X'。。在水利工程實(shí)體模型制作時(shí)，由橫梁作為水平基準(zhǔn)線，沿水平方向加工的刻度可以控制河道斷面的起點(diǎn)距；高程控制系統(tǒng)中的每個(gè)高程控制桿可以上、下、左、右移動(dòng)，通過(guò)其沿垂直的刻度準(zhǔn)確控制每一個(gè)高程控制點(diǎn)的模型相對(duì)高程；支架可以布設(shè)在橫梁兩端或河道主槽中，通過(guò)前后移動(dòng)確定河道中斷面的位置；河道斷面形態(tài)控制線直接依次穿過(guò)每個(gè)高程控制桿尖端小孔，形成一個(gè)完整的河道斷面。施工人員可據(jù)此制作河道斷面，進(jìn)而制
4作整個(gè)實(shí)體模型。根據(jù)上述原理，本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀的具體結(jié)構(gòu)如下包括橫梁1、支架2、高程控制系統(tǒng)和河道斷面形態(tài)控制線4四部分。橫梁1由鋁或不銹鋼等金屬型材加工而成，最大垂向撓度0. 5m，在橫梁1上沿水平方向加工有刻度，用于控制河道斷面的起點(diǎn)距。同時(shí)，橫梁1的上緣也充當(dāng)水平基準(zhǔn)線的作用。所述支架2用于支撐所述橫梁1，為兩個(gè)伸縮式支架，可以通過(guò)液壓油缸、絲杠、高度調(diào)整螺栓5或其他裝置調(diào)整支架2的高度。支架2是移動(dòng)式的，根據(jù)每個(gè)斷面現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，支架2可以布設(shè)在橫梁1兩端，也可以布設(shè)在河道主槽中。在支架2與橫梁1的連接處，即支架2的上端——橫梁1支撐端，設(shè)有水平調(diào)整螺栓6和垂直調(diào)整螺栓7，用以調(diào)整橫梁1相對(duì)于支架2的水平和垂直位置。制作模型時(shí)，調(diào)整水平調(diào)整螺栓6，可以移動(dòng)支架2，用以調(diào)整橫梁1相對(duì)于支架2的水平位置。調(diào)整垂直調(diào)整螺栓7，可以調(diào)整橫梁1相對(duì)于支架2的垂直位置，其主要作用是對(duì)橫梁1進(jìn)行微調(diào)，使橫梁1保證水平。也可以調(diào)整橫梁1的側(cè)面保持垂直在位置。高程控制系統(tǒng)由多個(gè)高程控制桿3組成。高程控制桿3是由方形或工字型鋁或不銹鋼等金屬型材(IXlcm)制成。高程控制桿3的下端為尖頭，在每個(gè)尖頭上一個(gè)加工有一個(gè)小孔。高程控制桿3上沿垂直方向加工有刻度，用于控制每一個(gè)高程控制點(diǎn)的模型相對(duì)高程。每個(gè)高程控制桿3與橫梁1連接處均設(shè)有手動(dòng)水平移動(dòng)及垂向升降裝置，可以選用水平調(diào)整螺栓9和垂直調(diào)整螺栓8，也可以是現(xiàn)有的其他調(diào)整裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)自己的情況自由選用，用于調(diào)整每個(gè)所述高程控制桿3相對(duì)于橫梁1的水平及垂直位置， 即每個(gè)高程控制點(diǎn)的水平位置和高程。河道斷面形態(tài)控制線4是一根具有一定強(qiáng)度的軟細(xì)線，可以選用金屬線，也可以選用非金屬線。河道斷面形態(tài)控制線4直接依次穿過(guò)每個(gè)高程控制桿尖端的小孔，形成一個(gè)完整的河道斷面。施工人員可以根據(jù)該控制線進(jìn)行模型地形的制作。本實(shí)用新型的逆向法地形制作儀，具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)1)安裝容易，操作方便，沒(méi)有特殊的技術(shù)要求，安裝的過(guò)程中只需一臺(tái)水準(zhǔn)儀配合進(jìn)行水平基準(zhǔn)線的高程測(cè)量，整個(gè)逆向法地形制作儀的安裝、制作一個(gè)河道斷面的時(shí)間只需要10分鐘。2)可重復(fù)使用，投資少，簡(jiǎn)單易行。由于構(gòu)思巧妙，所有部件采購(gòu)加工都比較方便， 容易實(shí)施。單臺(tái)裝置價(jià)值約1000元，加之可重復(fù)使用，大大的降低了模型地形制作的成本。 就小浪底庫(kù)區(qū)模型制作而言，節(jié)省成本達(dá)到20萬(wàn)元以上。3)工作效率顯著提高，精度高。與原來(lái)的斷面模板相比，由于逆向法地形制作儀無(wú)需地下埋置，不會(huì)對(duì)回填土的密實(shí)度產(chǎn)生影響，更不可能引起回填土坍塌，加之，本裝置容易安裝，操作方便，也大大地推進(jìn)了地形制作的進(jìn)度。工作的總體效率可以提高5倍以上。 而且，由于整個(gè)裝置系統(tǒng)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生變形，從而保證了模型地形制作的精度。
權(quán)利要求1. 一種逆向法地形制作儀，包括橫梁(1)、支架O)、高程控制系統(tǒng)和河道斷面形態(tài)控制線四部分；所述橫梁(1)上沿水平方向加工有刻度，所述支架O)為兩個(gè)伸縮式支架，在所述支架( 與橫梁(1)的連接處，設(shè)有水平調(diào)整螺栓(6)和垂直調(diào)整螺栓(7)，所述高程控制系統(tǒng)由多個(gè)高程控制桿C3)組成，每個(gè)所述高程控制桿C3)的下端為尖頭，在所述尖頭上設(shè)有一個(gè)小孔，所述河道斷面形態(tài)控制線(4)是一根軟細(xì)線，依次穿過(guò)每個(gè)高程控制桿( 尖端的所述小孔。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種逆向法地形制作儀，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，適用于邊坡陡峻，或地形高差距較大的水工模型制作。該制作儀由橫梁、高程控制系統(tǒng)、支架、河道斷面形態(tài)線四部分組成。在水利工程實(shí)體模型制作時(shí)，首先在河道斷面的上方確定坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)；由橫梁作為水平基準(zhǔn)線，沿水平方向加工的刻度可以控制河道斷面的起點(diǎn)距；高程控制系統(tǒng)中的每個(gè)高程控制桿可以上、下、左、右移動(dòng)，通過(guò)其沿垂直的刻度準(zhǔn)確控制每一個(gè)高程控制點(diǎn)的模型相對(duì)高程；河道斷面形態(tài)控制線直接依次穿過(guò)每個(gè)高程控制桿尖端小孔，形成一個(gè)完整的河道斷面。施工人員可據(jù)此制作河道斷面，進(jìn)而制作整個(gè)實(shí)體模型。
文檔編號(hào)E02B1/02GK201962642SQ20112000334
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者于國(guó)卿, 岳瑜素, 張俊華, 張攀, 張曉華, 徐路凱, 曾賀, 李書(shū)霞, 李昆鵬, 李濤, 王仲梅, 王婷, 王巖, 石標(biāo)欽, 蔣思奇, 謝志剛, 鄧宇, 陳書(shū)奎, 顧列亞, 馬懷寶 申請(qǐng)人:黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院