專利名稱：逆向法地形制作儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種逆向法地形制作儀，屬于水利工程技術領域，其IPC國際專利分類號為E02B 1/02。
技術背景小浪底庫區模型是“模型黃河”的重要組成部分。整個模型從小浪底大壩至三門峽水文站，原型庫段長約125km，高程從155m至^5m，模型包括庫區100%的干流原始庫容及近95%的支流庫容。依據所選用的幾何比尺(水平比尺300，垂直比尺60)縮尺后，模型長約440m，模型平均寬度約15m，高約2.細。模型分為動床和定床兩部分。初期模型建設主要是模型定床部分的制作，動床部分主要是在每組次試驗之前進行。在小浪底庫區初期定床模型制作時，采用通常的斷面模板地形制作技術，遇到了一系列的問題由于小浪底水庫是典型的峽谷型水庫，庫區邊坡非常陡，模型經過變態處理后，邊坡變的更加陡峻，大部分庫段的邊坡都在70°以上，部分庫段甚至接近90°，使得模型斷面模板的埋置及取出的過程中模型回填土經常產生坍塌，回填土的密實度和地形制作的精度難以達到要求，時常不得不返工，加大工作量，導致工作延誤，難以保質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必影響小浪底水庫攔沙期防洪減淤運用方式研究和小浪底庫區模型試驗研究工作，進而拖延整個小浪底水庫攔沙期防洪減淤運用方式研究項目的順利開展。針對上述情況，通過多次摸索嘗試開發了此套利用逆向法地形制作技術進行地形制作的設備。該設備不僅可用于小浪底庫區模型，也適用于所有邊坡陡峻，或地形高差較大水工實體模型地形制作中。
發明內容本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種能夠無需在回填土下埋置斷面板的地形制作設備，從而使模型回填土的密實度不受影響，保證模型的精確度。 本實用新型的技術方案如下一種逆向法地形制作儀，包括橫梁、支架、高程控制系統和河道斷面形態控制線四部分；所述橫梁上沿水平方向加工有刻度，所述支架為兩個伸縮式支架，在所述支架與橫梁的連接處，設有水平調整螺栓和垂直調整螺栓，所述高程控制系統由多個高程控制桿組成， 每個所述高程控制桿的下端為尖頭，在所述尖頭上設有一個小孔，所述河道斷面形態控制線是一根軟細線，依次穿過每個高程控制桿尖端的所述小孔。本實用新型的逆向法地形制作儀，采用逆向法地形制作原理，是一個投資少、操作容易、無特殊技術要求、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實體模型制作中去。

圖1為現有技術的斷面模板制作模型示意圖。[0007]圖2為本實用新型的逆向法地形制作儀的原理示意圖。圖3為本實用新型的逆向法地形制作儀示意圖。圖4為本實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為河道斷面形態控制線，5為支架高度調整螺栓，6為支架水平調整螺栓，7為支架垂直調整螺栓，8為高程控制桿垂直調整螺栓，9 為高程控制桿水平調整螺栓。
具體實施方式
通常情況下，制作河道斷面模型的斷面模板的形態如圖1所示，斷面模板的材料一般為三合板。受三合板強度和規格(l.MmX2.4m)的限制，一個斷面模板的最大模型垂直高差不易超過lm，平均模型垂直高差不易超過0. 5m，模型水平距離不超過2. 4m,通常一個完整的斷面由若干個斷面模板組合而成。同時為了便于地形制作時斷面模板的埋置，地形制作時可以沿圖中粗虛線將斷面模板的左、右兩個下角鋸下，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，每一個斷面模板都有一個如圖1所示的坐標系，原點位于斷面模板的左下角。假設原點O的模型坐標為(Xtl，％)，河道斷面高程控制點的模型坐標為(Xi，yi)， χ坐標代表模型起點距，y坐標代表模型高程。河道斷面高程控制點的模型相對高程Iii = Yi-Ytl，相對起點距Ii = χ「&。為了保證模型制作的精度，在斷面模板的埋置安裝過程中，需要通過反復校核斷面模板上控制點的模型起點距及高程。在地形起伏變化大的模型制作時，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體模型時，例如黃河小浪底庫區模型的制作，庫區模型經過變態處理后，邊坡變的更加陡峻，大部分庫區斷面在不到0. 5m的水平距離內，高差高達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程中模型回填土經常產生坍塌，需要反復進行回填制作，浪費了大量的人力物力，并且難以保證回填土的密實度和地形制作的精度。針對這一難題，經過多次嘗試，利用逆向法地形制作技術，制作了可以重復使用的逆向法地形制作儀。其原理如圖2所示。本實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原點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)均被移動到河道斷面的上方，即無需回填土下埋置。故不會引起模型回填土坍塌，保證了模型回填土的密實度不受影響。如圖2所示，應用本實用新型的模型制作裝置時，河道斷面高程控制點的模型相對高程h' i = y' Cryi,相對起點距Ii = Xi-X'。。在水利工程實體模型制作時，由橫梁作為水平基準線，沿水平方向加工的刻度可以控制河道斷面的起點距；高程控制系統中的每個高程控制桿可以上、下、左、右移動，通過其沿垂直的刻度準確控制每一個高程控制點的模型相對高程；支架可以布設在橫梁兩端或河道主槽中，通過前后移動確定河道中斷面的位置；河道斷面形態控制線直接依次穿過每個高程控制桿尖端小孔，形成一個完整的河道斷面。施工人員可據此制作河道斷面，進而制
4作整個實體模型。根據上述原理，本實用新型的逆向法地形制作儀的具體結構如下包括橫梁1、支架2、高程控制系統和河道斷面形態控制線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距。同時，橫梁1的上緣也充當水平基準線的作用。所述支架2用于支撐所述橫梁1，為兩個伸縮式支架，可以通過液壓油缸、絲杠、高度調整螺栓5或其他裝置調整支架2的高度。支架2是移動式的，根據每個斷面現場的具體情況，支架2可以布設在橫梁1兩端，也可以布設在河道主槽中。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，設有水平調整螺栓6和垂直調整螺栓7，用以調整橫梁1相對于支架2的水平和垂直位置。制作模型時，調整水平調整螺栓6，可以移動支架2，用以調整橫梁1相對于支架2的水平位置。調整垂直調整螺栓7，可以調整橫梁1相對于支架2的垂直位置，其主要作用是對橫梁1進行微調，使橫梁1保證水平。也可以調整橫梁1的側面保持垂直在位置。高程控制系統由多個高程控制桿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，在每個尖頭上一個加工有一個小孔。高程控制桿3上沿垂直方向加工有刻度，用于控制每一個高程控制點的模型相對高程。每個高程控制桿3與橫梁1連接處均設有手動水平移動及垂向升降裝置，可以選用水平調整螺栓9和垂直調整螺栓8，也可以是現有的其他調整裝置，本領域技術人員可以根據自己的情況自由選用，用于調整每個所述高程控制桿3相對于橫梁1的水平及垂直位置， 即每個高程控制點的水平位置和高程。河道斷面形態控制線4是一根具有一定強度的軟細線，可以選用金屬線，也可以選用非金屬線。河道斷面形態控制線4直接依次穿過每個高程控制桿尖端的小孔，形成一個完整的河道斷面。施工人員可以根據該控制線進行模型地形的制作。本實用新型的逆向法地形制作儀，具有以下顯著的優點1)安裝容易，操作方便，沒有特殊的技術要求，安裝的過程中只需一臺水準儀配合進行水平基準線的高程測量，整個逆向法地形制作儀的安裝、制作一個河道斷面的時間只需要10分鐘。2)可重復使用，投資少，簡單易行。由于構思巧妙，所有部件采購加工都比較方便， 容易實施。單臺裝置價值約1000元，加之可重復使用，大大的降低了模型地形制作的成本。 就小浪底庫區模型制作而言，節省成本達到20萬元以上。3)工作效率顯著提高，精度高。與原來的斷面模板相比，由于逆向法地形制作儀無需地下埋置，不會對回填土的密實度產生影響，更不可能引起回填土坍塌，加之，本裝置容易安裝，操作方便，也大大地推進了地形制作的進度。工作的總體效率可以提高5倍以上。 而且，由于整個裝置系統穩定，不易產生變形，從而保證了模型地形制作的精度。
權利要求1. 一種逆向法地形制作儀，包括橫梁(1)、支架O)、高程控制系統和河道斷面形態控制線四部分；所述橫梁(1)上沿水平方向加工有刻度，所述支架O)為兩個伸縮式支架，在所述支架( 與橫梁(1)的連接處，設有水平調整螺栓(6)和垂直調整螺栓(7)，所述高程控制系統由多個高程控制桿C3)組成，每個所述高程控制桿C3)的下端為尖頭，在所述尖頭上設有一個小孔，所述河道斷面形態控制線(4)是一根軟細線，依次穿過每個高程控制桿( 尖端的所述小孔。
專利摘要本實用新型涉及一種逆向法地形制作儀，屬于水利工程技術領域，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、支架、河道斷面形態線四部分組成。在水利工程實體模型制作時，首先在河道斷面的上方確定坐標系坐標原點；由橫梁作為水平基準線，沿水平方向加工的刻度可以控制河道斷面的起點距；高程控制系統中的每個高程控制桿可以上、下、左、右移動，通過其沿垂直的刻度準確控制每一個高程控制點的模型相對高程；河道斷面形態控制線直接依次穿過每個高程控制桿尖端小孔，形成一個完整的河道斷面。施工人員可據此制作河道斷面，進而制作整個實體模型。
文檔編號E02B1/02GK201962642SQ20112000334
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者于國卿, 岳瑜素, 張俊華, 張攀, 張曉華, 徐路凱, 曾賀, 李書霞, 李昆鵬, 李濤, 王仲梅, 王婷, 王巖, 石標欽, 蔣思奇, 謝志剛, 鄧宇, 陳書奎, 顧列亞, 馬懷寶 申請人:黃河水利委員會黃河水利科學研究院