[发明专利]一种应用于水工河工模型试验的可逆地形边界建模方法

说明书

本发明公开了一种应用于水工河工模型试验的可逆地形边界建模方法，包括以下步骤：(1)根据不同设计方案的地形图纸，依据由下至上、由外至内的原则，逐个分析方案地形数据，按照下至上、由外至内的原则，规划各方案制模控制断面，完成建模图纸；(2)根据各方案制模控制断面，逐一提取制模控制高程数据；(3)根据提取的制模控制高程数据，绘制制模放样断面；(4)根据建模图纸以及制模放样断面板，按照由下至上、由外至内的原则，依次进行各方案的放样、浇筑混凝土施工成型，各方案之间采用隔膜隔开，待混凝土固结后，即可进行拆解拼装，即获得了可逆地形边界。本发明方法是一个制作周期短、操作容易、无特殊技术要求、并可广泛推广应用。

技术领域

本发明属于水利工程模型试验技术领域，尤其涉及一种应用于水工河工模型试验可逆地形边界建模方法。

背景技术

水利工程中大中型工程及特殊复杂工程，因其特殊性、重要性以及技术复杂性，并且失事后造成严重性而被人们广泛重视，对水利工程的研究和探索从未停止。

模型试验的过程是在相似理论的指导下建立模拟试验系统。用流体测量技术测量流动参数，处理和分析试验数据。试验结果能反映工程中的实际流动规律，发现新现象，检验理论结果等。水工河工物理模型试验，是通过按比尺缩放的实体模型预演工程可能遭遇的可能出现的运行工况，达到论证及优化工程规模和布置的研究目的。该技术直观简单明了，能够自然反映原型三维水流特性，得到国内外同行认可并被广泛采用，是目前主要的研究手段之一。

水工河工模型试验研究的首要条件是建模，其中河道地形是基于根据现场测量高程数据建模，一般采用混凝土材料。常规是采用断面板法建模，其步骤：1)设计断面，先根据现场高程数据设计放样控制断面；2)断面板制作，根据放样控制断面图纸，提取绘制断面板并在制作；3)放样，根据地形图纸以及高程数据放样，固定断面板；4)施工，断面板间浇筑混凝土，根据原型河道糙率数据选择刮制或者抹制，特殊地形还需进一步加糙。

通过上述布置即可完成原始地形制模，上溯传统制作地形模型的方法费时费力、工序繁杂、效率较低，对应地形变动不大的模型来说是可以接受的。但是，往往很多模型试验是需要验证多个设计方案，不仅如此还需要进行多方案的优化工作。此时，如果还采用上述传统4步骤法制模，其弊端凸显。一是，每次调整方案都需要拆除原有模型再按照上述方法制作地形，最为致命缺点是耗时较长，一般项目研究周期不允许；二是，传统方法每修改一次地形就需要重新试验控制上下游模型边界，无法实现不停水连续试验要求，增加了各对比方案试验成果误差；三是，调整修改地形对周边未涉及区域造成影响甚至破坏；四是，传统模型制作方法是不可逆的模型制作过程，新方案建模前需要拆除旧方案，若想再恢复旧方案必须再拆除新方案重新进行旧方案建模，如此不可逆过程是费事费力费材料的，无法提高模型试验研究进度和效率；五是，模型试验过程一直处于施工-试验的转换中，模型周边安全及环境卫生难以保证。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有水工河工模型地形制作方法技术存在的不足，提供一种应用于水工河工模型试验可逆地形边界建模方法，从而可快速高效的实现不停水连续快速进行试验研究，减少试验控制误差，成果一致性提高，同时实现一次性制模施工，避免了多次施工对未涉及区域的干扰破坏，也确保了模型试验场地的安全卫生。

为了达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例提供一种应用于水工河工模型试验的可逆地形边界建模方法，包括以下主要步骤：

(1)根据不同设计方案的地形图纸，依据由下至上、由外至内的原则，逐个分析方案地形数据，按照下至上、由外至内的原则，规划各方案制模控制断面，完成建模图纸；

(2)根据各方案制模控制断面，逐一提取制模控制高程数据；

(3)根据提取的制模控制高程数据，绘制制模放样断面；