[发明专利]一种水工模型制作装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种水工模型制作装置，属于水利工程技术领域，其IPC国际专利分类号为E02B 1/02。

背景技术：

小浪底库区模型是“模型黄河”的重要组成部分。整个模型从小浪底大坝至三门峡水文站，原型库段长约125km，高程从155m至285m，模型包括库区100％的干流原始库容及近95％的支流库容。依据所选用的几何比尺(水平比尺300，垂直比尺60)缩尺后，模型长约440m，模型平均宽度约15m，高约2.4m。模型分为动床和定床两部分。初期模型建设主要是模型定床部分的制作，动床部分主要是在每组次试验之前进行。在小浪底库区初期定床模型制作时，采用通常的断面模板地形制作技术，遇到了一系列的问题：由于小浪底水库是典型的峡谷型水库，库区边坡非常陡，模型经过变态处理后，边坡变的更加陡峻，大部分库段的边坡都在70°以上，部分库段甚至接近90°，使得模型断面模板的埋置及取出的过程中模型回填土经常产生坍塌，回填土的密实度和地形制作的精度难以达到要求，时常不得不返工，加大工作量，导致工作延误，难以保质保量的完成模型定床部分的制作。模型定床部分制作的滞后将势必影响小浪底水库拦沙期防洪减淤运用方式研究和小浪底库区模型试验研究工作，进而拖延整个小浪底水库拦沙期防洪减淤运用方式研究项目的顺利开展。针对上述情况，通过多次摸索尝试开发了此套利用逆向法地形制作技术进行地形制作的设备。该设备不仅可用于小浪底库区模型，也适用于所有边坡陡峻，或地形高差较大水工实体模型地形制作中。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种能够无需在回填土下埋置断面板的地形制作设备，从而使模型回填土的密实度不受影响，保证模型的精确度。本发明的技术方案如下：

一种水工模型制作装置，包括横梁、支架、高程控制系统和河道断面形态控制线四部分；横梁由金属型材加工而成，最大垂向挠度0.5mm，在横梁上沿水平方向加工有刻度，用于控制河道断面的起点距；所述支架为两个伸缩式支架，用于支撑所述横梁，在所述支架与横梁的连接处，设有水平调整螺栓和垂直调整螺栓，用以调整横梁相对于支架的水平和垂直位置；所述高程控制系统由多个高程控制杆组成，所述高程控制杆由方形金属型材制成，所述高程控制杆的下端为尖头，在所述尖头上加工有一个小孔；在高程控制杆上沿垂直方向加工有刻度，用于控制每一个高程控制点的模型相对高程；每个所述高程控制杆与所述横梁连接处均设有水平调整螺栓和垂直调整螺栓，用以调整所述高程控制杆相对于横梁的水平及垂直位置；所述河道断面形态控制线是一根软细线，依次穿过每个高程控制杆尖端的所述小孔，形成一个完整的河道断面。

优选地，所述横梁和高程控制杆由铝或不锈钢型材制成。

本发明的水工模型制作装置，采用逆向法地形制作原理，是一个投资少、操作容易、无特殊技术要求、适用范围限制小的装置，可以广泛的适用于边坡坡度大的水库实体模型制作中去。

附图说明：

图1为现有技术的断面模板制作模型示意图。

图2为本发明的水工模型制作装置的原理示意图。

图3为本发明的水工模型制作装置示意图。

图4为本发明的高程控制杆与横梁连接处的局部放大图

图中，1为横梁，2为支架，3为高程控制杆，4为河道断面形态控制线，5为支架高度调整螺栓，6为支架水平调整螺栓，7为支架垂直调整螺栓，8为高程控制杆垂直调整螺栓，9为高程控制杆水平调整螺栓。

具体实施方式：

通常情况下，制作河道断面模型的断面模板的形态如图1所示，断面模板的材料一般为三合板。受三合板强度和规格(1.44m×2.4m)的限制，一个断面模板的最大模型垂直高差不易超过1m，平均模型垂直高差不易超过0.5m，模型水平距离不超过2.4m，通常一个完整的断面由若干个断面模板组合而成。同时为了便于地形制作时断面模板的埋置，地形制作时可以沿图中粗虚线将断面模板的左、右两个下角锯下，不影响地形制作的精度。一般情况下，在模型定床地形制作完成后断面模板均需取出，以防止模型漏水。

通常情况下，每一个断面模板都有一个如图1所示的坐标系，原点位于断面模板的左下角。假设原点0的模型坐标为(x₀，y₀)，河道断面高程控制点的模型坐标为(x_i，y_i)，x坐标代表模型起点距，y坐标代表模型高程。