技术摘要：
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 全部
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。
技术实现要素：
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： 3 CN 111611701 A 说 明 书 2/5 页 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； (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。 进一步地，在由下至上、由外至内的原则下，对各方案以此编号，编号为1、2、3、 4、…i。 进一步地，根据各个方案规划好的制模控制断面，逐一提取制模控制高程数据，具 体如下： 提取方案1地形数据之后，方案2制模控制断面顶部为方案2的制模控制高程数据， 底部为方案1的制模控制高程数据；方案3制模控制断面顶部为方案3的制模控制高程数据， 底部为方案2的制模控制高程数据；方案以此类推，完成所有方案制模控制断面数据提取。 进一步地，绘制制模放样断面图纸后，根据制模断面图纸制作放样断面板。 进一步地，所述进行各方案的放样中的放样施工需要分步骤进行，具体包括如下 步骤： 首先进行方案i的控制断面放样，并浇筑混凝土施工制模，完成地形制作； 其次，方案i制模结束预定时间后，在方案去地形表面布设一层隔膜，然后直接将 方案i-1的控制断面板固定在方案i断面上面，紧接着继续浇筑混凝土完成方案i-1地形边 界制作； 最后，重复上述两个步骤，逐一完成方案i-2、i-3、…、1的地形制作，直至所有方案 地形制作完成。 根据以上技术方案，本发明实施例的有益效果如下： (1)本发明可以实现不同设计方案地形边界在建模阶段一次性建模，并且各设计 方案地形边界可逆，即在试验过程中可以通过拆解拼装的方式来回切换成不同方案的地形 边界。 (2)本发明可以还可以实现在不停水的情况下自由切换试验方案，确保了各设计 方案对比试验的一致性，提高了试验研究成果的可靠性。 (3)本发明所述水工河工模型制模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。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 图1为本发明实施例提供的方法的流程图； 图2为本发明实施例的原理示意图，图中箭头为水流方向； 4 CN 111611701 A 说 明 书 3/5 页 图3为图2中断面地形制模剖面图； 图4为图2中断面地形制模各方案剖面分解图，图中箭头为各方案地形断面拆解拼 合方向； 图5为图2中虚线矩形框地形建模后示意图； 图6为图2中虚线矩形框地形建模后各方案拆解示意图。 图中：1-方案1地形堤线，2-方案2地形堤线，3-方案3地形堤线，4-方案4地形堤线， 5-模型范围边框，6-河道中心线，7-等高线，8-虚线矩形框，9-地形制作横断面1，10-地形制 作横断面2，11-地形制作横断面3，12-地形制作横断面4，41-断面4断面板外框线，A-预制模 块1，B-预制模块2，C-预制模块3。
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 全部
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。
技术实现要素：
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： 3 CN 111611701 A 说 明 书 2/5 页 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； (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。 进一步地，在由下至上、由外至内的原则下，对各方案以此编号，编号为1、2、3、 4、…i。 进一步地，根据各个方案规划好的制模控制断面，逐一提取制模控制高程数据，具 体如下： 提取方案1地形数据之后，方案2制模控制断面顶部为方案2的制模控制高程数据， 底部为方案1的制模控制高程数据；方案3制模控制断面顶部为方案3的制模控制高程数据， 底部为方案2的制模控制高程数据；方案以此类推，完成所有方案制模控制断面数据提取。 进一步地，绘制制模放样断面图纸后，根据制模断面图纸制作放样断面板。 进一步地，所述进行各方案的放样中的放样施工需要分步骤进行，具体包括如下 步骤： 首先进行方案i的控制断面放样，并浇筑混凝土施工制模，完成地形制作； 其次，方案i制模结束预定时间后，在方案去地形表面布设一层隔膜，然后直接将 方案i-1的控制断面板固定在方案i断面上面，紧接着继续浇筑混凝土完成方案i-1地形边 界制作； 最后，重复上述两个步骤，逐一完成方案i-2、i-3、…、1的地形制作，直至所有方案 地形制作完成。 根据以上技术方案，本发明实施例的有益效果如下： (1)本发明可以实现不同设计方案地形边界在建模阶段一次性建模，并且各设计 方案地形边界可逆，即在试验过程中可以通过拆解拼装的方式来回切换成不同方案的地形 边界。 (2)本发明可以还可以实现在不停水的情况下自由切换试验方案，确保了各设计 方案对比试验的一致性，提高了试验研究成果的可靠性。 (3)本发明所述水工河工模型制模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。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 图1为本发明实施例提供的方法的流程图； 图2为本发明实施例的原理示意图，图中箭头为水流方向； 4 CN 111611701 A 说 明 书 3/5 页 图3为图2中断面地形制模剖面图； 图4为图2中断面地形制模各方案剖面分解图，图中箭头为各方案地形断面拆解拼 合方向； 图5为图2中虚线矩形框地形建模后示意图； 图6为图2中虚线矩形框地形建模后各方案拆解示意图。 图中：1-方案1地形堤线，2-方案2地形堤线，3-方案3地形堤线，4-方案4地形堤线， 5-模型范围边框，6-河道中心线，7-等高线，8-虚线矩形框，9-地形制作横断面1，10-地形制 作横断面2，11-地形制作横断面3，12-地形制作横断面4，41-断面4断面板外框线，A-预制模 块1，B-预制模块2，C-预制模块3。
