CN210375105U - 山区复杂水流河道水下地形断面测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，属于水电水利工程中的河道水下地形断面测量技术领域。本实用新型通过操作绞盘将测量绳定位机构横河向移动至河床测点的正上方；测量球上连接有测量绳和上游牵引定位绳；测量绳的一端与测量球固定连接、另一端在河岸进行牵引控制；上游牵引定位绳的一端与测量球固定连接、另一端在河道的上游操作平台进行牵引控制；通过测量绳在测量绳定位机构处下放测量球，通过测量绳和上游牵引定位绳的配合，使得测量绳处于铅直状态，并控制测量球刚好接触到河床测点；度量定位绳的高程和测量绳位于定位绳以下的长度，计算得到河床测点的高程。

Description

山区复杂水流河道水下地形断面测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，属于水电水利工程中的河道水下地形断面测量技术领域。

背景技术

山区河道往往平均纵坡大，跌流险滩较多，水流紊乱，水流流速大。在水利水电工程建设中，都需对工程区河道水下地形断面进行测量，以便为工程设计、水力学模型试验等提供基础资料。目前，在水流条件不复杂的河流中，测量人员可乘船到测点，采用测深杆、测深锤和回声测深仪等器具进行测量。但对于水流紊乱，流速大的山区河流，乘船存在较大安全风险。另外，这种流态紊乱的水流中存在大量气泡，水体为非均质体，声波测量误差大。

目前，对于这种流态紊乱、流速大的河道一般采用抛石测量法，但抛石的形状往往不规则，且抛石的比重相对较小，受水流影响大。绳索受紊乱水流的影响亦较大，不能拉直。这些都无疑增加了测量难度，而且得到的结果往往精度较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种安全可靠、操作简便、精度高的山区复杂水流河道水下地形断面测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，包括布置于河道两岸的绞盘，绞盘之间通过定位绳连接，定位绳能够在河面上方沿河道宽度方向布置，定位绳上固定设置有测量绳定位机构；

还包括测量球，测量球上连接有测量绳和上游牵引定位绳；测量绳定位机构用于供测量绳定位下放测量球。

进一步的是：测量绳定位机构为弯钩或卡槽或圆环或滑轮。

进一步的是：在河道两岸分别布置有轨道，轨道沿着河岸线布置；绞盘设置于定位支架上，定位支架通过行走机构设置于轨道上，定位支架配设有驱动其在轨道上行走的驱动机构。

进一步的是：测量球为铅球或钢球；测量绳在测量球上的连接点、上游牵引定位绳在测量球上的连接点相对于测量球的球心形成的球心夹角为25°至35°；

测量球上还连接有辅助牵引定位绳，当测量绳在测量球上的连接点位于测量球的顶点位置时，上游牵引定位绳在测量球上的连接点、辅助牵引定位绳在测量球上的连接点位于同一水平面，上游牵引定位绳在测量球上的连接点与测量球球心的连线、辅助牵引定位绳在测量球上的连接点与测量球球心的连线在该水平面的投影形成80°至100°的夹角；

测量球上还固定设置有防翻滚辅助型钢；当测量绳在测量球上的连接点位于测量球的顶点位置时，上游牵引定位绳在测量球上的连接点位于测量球的上游侧、防翻滚辅助型钢位于测量球的下游侧。

本实用新型在实施时，包括如下步骤：

A、在河道两岸分别布置绞盘，绞盘之间通过定位绳连接，定位绳在河面上方沿河道宽度方向布置，定位绳上固定设置有测量绳定位机构；

B、测量球上连接有测量绳和上游牵引定位绳；通过操作绞盘将测量绳定位机构移动至河岸，将测量绳与测量绳定位机构装配好；测量绳的一端与测量球固定连接、另一端在河岸进行牵引控制；上游牵引定位绳的一端与测量球固定连接、另一端在河道的上游操作平台进行牵引控制；

C、通过操作绞盘将测量绳定位机构横河向移动至河床测点的正上方；

D、通过测量绳在测量绳定位机构处下放测量球，通过测量绳和上游牵引定位绳的配合，使得测量绳处于铅直状态，并控制测量球刚好接触到河床测点；

E、度量定位绳的高程和测量绳位于定位绳以下的长度，计算得到河床测点的高程；

F、通过操作绞盘横河向移动测量绳定位机构至下一河床测点的正上方，重复步骤D和步骤E，直至完成河道水下地形其中一个横河向断面的测量；

G、沿着河岸线移动绞盘，重复步骤C至步骤F，进行下一个横河向断面的测量；

H、重复步骤G，直至河道水下地形断面测量全部完成。

进一步的是：测量球上还连接有辅助牵引定位绳；辅助牵引定位绳的一端与测量球固定连接、另一端在河岸进行牵引控制；在步骤D中，通过测量绳、上游牵引定位绳和辅助牵引定位绳的共同配合，使得测量绳处于铅直状态，并控制测量球刚好接触到河床测点。

进一步的是：当测量绳定位机构移动至河床测点的正上方时，定位绳处于水平绷直状态，并维持至该河床测点的测量完成。

进一步的是：在河道两岸分别布置有轨道，轨道沿着河岸线布置；绞盘设置于定位支架上，定位支架通过行走机构设置于轨道上，定位支架配设有驱动其在轨道上行走的驱动机构。

进一步的是：测量球为铅球或钢球；测量绳在测量球上的连接点、上游牵引定位绳在测量球上的连接点相对于测量球的球心形成的球心夹角为25°至35°；若设置有辅助牵引定位绳，当测量绳处于铅直状态时，测量绳在测量球上的连接点位于测量球的顶点位置，上游牵引定位绳在测量球上的连接点、辅助牵引定位绳在测量球上的连接点位于同一水平面，上游牵引定位绳在测量球上的连接点与测量球球心的连线、辅助牵引定位绳在测量球上的连接点与测量球球心的连线在该水平面的投影形成80°至100°的夹角。

进一步的是：测量球上固定设置有防翻滚辅助型钢；当测量绳处于铅直状态时，上游牵引定位绳在测量球上的连接点位于测量球的上游侧、防翻滚辅助型钢位于测量球的下游侧。

本实用新型的有益效果是：以往对于山区复杂水流河道水下地形断面的测量几乎没有很好的办法，不仅测量难度大，精度差，而且有较大的安全风险。通过本实用新型的测量方法，利用现有的水上条件，采取简易的常规手段，即可完成山区复杂水流河道的水下地形断面的测量，本实用新型通过测量绳和上游牵引定位绳的配合，使得测量绳处于铅直状态，保证了测量结果的准确性。本实用新型不仅简单易行，结果准确，而且安全可靠，可节省大量的人力物力，为山区复杂水流河道的水电水利工程建设提供了准确的基础资料，推动山区河流水电水利工程建设。

附图说明

图1为本实用新型的平面布置示意图；

图2为图1的A-A向视图；

图3为图1的B-B向视图；

图4为本实用新型中测量球的结构示意图。

图中标记为：1-绞盘，2-定位绳，3-测量球，4-测量绳，5-上游牵引定位绳，6-上游操作平台，7-辅助牵引定位绳，8-轨道，9-定位支架，10-防翻滚辅助型钢，11-定位环，12-测量绳定位机构,13-水边线,14-水下地形线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，本实用新型在实施时，包括如下步骤：

A、在河道两岸分别布置绞盘1，绞盘1之间通过定位绳2连接，定位绳2在河面上方沿河道宽度方向布置，定位绳2上固定设置有测量绳定位机构12；其中绞盘1可采用人工操作，也可采用电机驱动，用于收放定位绳2，进而调整测量绳定位机构12在横河向的位置；定位绳2为软质绳索即可，测量绳定位机构12可采用弯钩或卡槽或圆环或滑轮等方式，测量绳定位机构12用于供测量绳4定位下放测量球3，为减少对测量绳4的磨损，测量绳定位机构12优选采用滑轮；

B、测量球3上连接有测量绳4和上游牵引定位绳5；通过操作绞盘1将测量绳定位机构 12移动至河岸，将测量绳4与测量绳定位机构12装配好；测量绳4的一端与测量球3固定连接、另一端在河岸进行牵引控制；上游牵引定位绳5的一端与测量球3固定连接、另一端在河道的上游操作平台6进行牵引控制；实施时，可利用前期上游勘探便桥作为上游操作平台6，测量绳4和上游牵引定位绳5可直接人工牵引控制，也可采用相应的机械设备辅助实施；

C、通过操作绞盘1将测量绳定位机构12横河向移动至河床测点的正上方；为使得测量结果更准确，定位绳2应处于水平绷直状态，并维持至该河床测点的测量完成；

D、通过测量绳4在测量绳定位机构12处下放测量球3，通过测量绳4和上游牵引定位绳5的配合，使得测量绳4处于铅直状态，并控制测量球3刚好接触到河床测点；该过程需要操作人员多试验几次，通过调整上游牵引定位绳5在上游操作平台6上地定位点，使测量球3处于受力平衡状态，进而使得测量绳4处于铅直状态；该试验过程中同时需调整控制测量球3刚好接触到河床测点，当测量球3已接触到河床底部后，继续下放测量绳4，测量绳4会处于松弛状态，然后略微收紧测量绳4，当测量绳4刚好达到铅直状态时，则测量球3达到所需要求，进入下一测量工序；

E、度量定位绳2的高程和测量绳4位于定位绳2以下的长度，计算得到河床测点的高程；定位绳2的高程减去测量绳4位于定位绳2以下的长度，即为该河床测点的高程；

F、通过操作绞盘1横河向移动测量绳定位机构12至下一河床测点的正上方，重复步骤 D和步骤E，直至完成河道水下地形其中一个横河向断面的测量；

G、沿着河岸线移动绞盘1，重复步骤C至步骤F，进行下一个横河向断面的测量；

H、重复步骤G，直至河道水下地形断面测量全部完成。

由于水下地形和水流流态复杂，上游牵引定位绳5可采用钢丝绳或其他强度较大的绳索。此外，为了更方便地将测量球3在水下准确定位，测量球3上还连接有辅助牵引定位绳7；辅助牵引定位绳7的一端与测量球3固定连接、另一端在河岸进行牵引控制；在步骤D中，通过测量绳4、上游牵引定位绳5和辅助牵引定位绳7的共同配合，使得测量绳4处于铅直状态，并控制测量球3刚好接触到河床测点。辅助牵引定位绳7可根据水流情况，在河道两岸中选择设立一个岸边固定点，固定安排一名人员牵着辅助牵引定位绳7的另一端，辅助固定测量球3。

为方便下放测量球3，测量球3采用比重较大的铅球或钢球。为方便连接绳索，测量球3 上可设置定位环11。如图4所示，为便于控制测量球3，连接点的优选设置方式为：测量绳 4在测量球3上的连接点、上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点相对于测量球3的球心形成的球心夹角为25°至35°，优选为30°；若设置有辅助牵引定位绳7，当测量绳4处于铅直状态时，测量绳4在测量球3上的连接点位于测量球3的顶点位置，上游牵引定位绳 5在测量球3上的连接点、辅助牵引定位绳7在测量球3上的连接点位于同一水平面，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点与测量球3球心的连线、辅助牵引定位绳7在测量球3 上的连接点与测量球3球心的连线在该水平面的投影形成80°至100°的夹角,优选为90°。以图4所示的实施方式为例，测量绳4在测量球3上的连接点位于测量球3的顶点位置，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点位于测量球3上游一侧的中上部位置，该连接点与测量球3球心的连线相对于竖向轴线呈30°的夹角；辅助牵引定位绳7在测量球3上的连接点位于测量球3朝向河岸一侧的中上部位置，该连接点与测量球3球心的连线相对于竖向轴线呈30°的夹角。

为了防止测量球3在拖动和定位测量时发生翻滚，测量球3上固定设置有防翻滚辅助型钢10；当测量绳4处于铅直状态时，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点位于测量球3 的上游侧、防翻滚辅助型钢10位于测量球3的下游侧。以图4所示的实施方式为例，测量绳4在测量球3上的连接点位于测量球3的顶点位置时，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点位于测量球3上游一侧的中上部位置，防翻滚辅助型钢10通常设于测量球3的下游侧的中间位置，即防翻滚辅助型钢10的中心线与测量球3的球心在同一水平面。

为了便于操作控制绞盘1，本实用新型在河道两岸分别布置有轨道8，轨道8沿着河岸线布置；绞盘1设置于定位支架9上，定位支架9通过行走机构设置于轨道8上，定位支架9配设有驱动其在轨道8上行走的驱动机构。为便于操作实施，定位支架9的行走机构通常可采用滚轮的形式，驱动机构可直接采用电机进行驱动，也可采用卷扬机进行牵引。采用该方式，也有利于定位绳2在测量过程中保持处于水平绷直状态。测量绳4的操作端也可设置在其中一侧的定位支架9上。

从上述的测量过程可以看出，本实用新型中的山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，可采用如下方式进行实施：测量装置包括布置于河道两岸的绞盘1，绞盘1之间通过定位绳2 连接，定位绳2能够在河面上方沿河道宽度方向布置，定位绳2上固定设置有测量绳定位机构12；测量装置还包括测量球3，测量球3上连接有测量绳4和上游牵引定位绳5；测量绳定位机构12用于供测量绳4定位下放测量球3。

其中测量绳定位机构12为弯钩或卡槽或圆环或滑轮。测量球3为铅球或钢球；测量绳4 在测量球3上的连接点、上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点相对于测量球3的球心形成的球心夹角为25°至35°；

测量球3上还连接有辅助牵引定位绳7，当测量绳4在测量球3上的连接点位于测量球3 的顶点位置时，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点、辅助牵引定位绳7在测量球3上的连接点位于同一水平面，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点与测量球3球心的连线、辅助牵引定位绳7在测量球3上的连接点与测量球3球心的连线在该水平面的投影形成80°至100°的夹角；

测量球3上还固定设置有防翻滚辅助型钢10；当测量绳4在测量球3上的连接点位于测量球3的顶点位置时，上游牵引定位绳5在测量球3上的连接点位于测量球3的上游侧、防翻滚辅助型钢10位于测量球3的下游侧。

在河道两岸还可分别布置轨道8，轨道8沿着河岸线布置；绞盘1设置于定位支架9上，定位支架9通过行走机构设置于轨道8上，定位支架9配设有驱动其在轨道8上行走的驱动机构。定位支架9的行走机构通常可采用滚轮的形式，驱动机构可直接采用电机进行驱动，也可采用卷扬机进行牵引。

Claims (4)

1.山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，其特征在于：包括布置于河道两岸的绞盘(1)，绞盘(1)之间通过定位绳(2)连接，定位绳(2)能够在河面上方沿河道宽度方向布置，定位绳(2)上固定设置有测量绳定位机构(12)；

还包括测量球(3)，测量球(3)上连接有测量绳(4)和上游牵引定位绳(5)；测量绳定位机构(12)用于供测量绳(4)定位下放测量球(3)。

2.如权利要求1所述的山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，其特征在于：测量绳定位机构(12)为弯钩或卡槽或圆环或滑轮。

3.如权利要求1所述的山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，其特征在于：在河道两岸分别布置有轨道(8)，轨道(8)沿着河岸线布置；绞盘(1)设置于定位支架(9)上，定位支架(9)通过行走机构设置于轨道(8)上，定位支架(9)配设有驱动其在轨道(8)上行走的驱动机构。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的山区复杂水流河道水下地形断面测量装置，其特征在于：测量球(3)为铅球或钢球；测量绳(4)在测量球(3)上的连接点、上游牵引定位绳(5)在测量球(3)上的连接点相对于测量球(3)的球心形成的球心夹角为25°至35°；

测量球(3)上还连接有辅助牵引定位绳(7)，当测量绳(4)在测量球(3)上的连接点位于测量球(3)的顶点位置时，上游牵引定位绳(5)在测量球(3)上的连接点、辅助牵引定位绳(7)在测量球(3)上的连接点位于同一水平面，上游牵引定位绳(5)在测量球(3)上的连接点与测量球(3)球心的连线、辅助牵引定位绳(7)在测量球(3)上的连接点与测量球(3)球心的连线在该水平面的投影形成80°至100°的夹角；

测量球(3)上还固定设置有防翻滚辅助型钢(10)；当测量绳(4)在测量球(3)上的连接点位于测量球(3)的顶点位置时，上游牵引定位绳(5)在测量球(3)上的连接点位于测量球(3)的上游侧、防翻滚辅助型钢(10)位于测量球(3)的下游侧。

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