[发明专利]一种宽体水槽上自动移动的行车测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种大型宽体水槽泥沙床面整平方法及其仪器架设装置与方法，其系统至少包括一个装有泥沙和水的大型宽体水槽(14)以及设置在该大型宽体水槽(14)中的一个高度可调的、带有水准仪(15)的长方形刀片(17)，同时还包括四个多卡扣测架(21)。其方法主要是通过可调整高度的长方形刀片(17)去推平沙床，同时采用水平激光仪(19)定位和校准沙床平整度，从而获得一致性很高的平整泥沙床面。钢刀相对的另一边的多卡扣测架(21)可以保证移动行车可以搭载多种实验仪器。本发明能高精度地确定沙床的平整度在2毫米误差范围；本发明还能根据实验要求的不同，制作不同宽度的初始河道刮片(16)，对实验室水槽具有广泛适用性。

技术领域

本发明涉及水利工程、环境工程和海洋工程实验室中进行环境泥沙实验的大型宽体动床实验水槽技术领域。

背景技术

在河床形态演变、推移质输移、动床模型试验等实验研究中，只使用宽度小于1m的玻璃水槽往往会带来较大的边壁效应，但是使用2m以上的大型宽体水槽，实验仪器的架设以及水槽中泥沙如何整平都是非常令人头疼的问题。

近10年，随着测量仪器进步与研究理念的更新，使用宽体水槽的室内实验再次兴起，为认识河流动力学注入新活力。引人关注的是，Braudrick等在水槽中种植苜蓿芽固定边滩和河岸，模拟了连续弯道形成和斜槽裁弯过程，并认为苜蓿芽提供的抗冲强度是维持自认河道冲弯的必要条件，细颗粒泥沙补给是维持弯道稳定的关键因子，这个重要认识与尹学良认为“大流量时悬移质对河湾形成具有十分重要影响”异曲同工。近期，通过粉沙中添加石英粉也成功塑造类似自然河流的弯曲河道，并有效地固定凸岸边滩和模拟斜槽裁弯，并认为维持卵石河床的弯曲河流形成的充分必要条件是来自上游的持续扰动和洪泛平原形成。可见，添加粘性细颗粒和种植草本植物是室内水槽实验塑造弯曲河流和引导自然裁弯的关键因子。

在研究自然河流的弯曲河道或者是辫状河道中，使用的多是动床水槽，虽然在玻璃水槽中的实验沙整平还是比较容易，但是为了能更好的还原野外的实际情况，还是需要用到大型的宽体动床水槽，而这样在整平实验沙时就是一项非常有技术性的工作。

目前，平整泥沙床面，往往采用人工用刀片或薄板凭感觉推平，对于宽度达到两米以上、长度达到几十米或上百米的宽体水槽，不仅工作量大，而且很难做到纵向达到一致的平整度。实验仪器的搭载也存在问题，只能以固定为主，并且如果要在宽体水槽中进行定点取样也没有办法，只能进入水槽，这样会使床面遭到破坏，整组实验报废。

发明内容

本发明要解决的问题是：

1、大型实验宽体水槽的泥沙初始床面整平工作的问题，从而能针对几十米或上百米的长水槽做到纵向达到一致的平整度。

2、实验人员在大型宽体水槽上的行动、仪器架设、定点采样问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

1、系统部件包括：一个大型宽体水槽(长×宽至少为20m×4m)，一个水准仪，一个激光器，一块长方形钢制刀片，两个变频交流电电动机，两根长直钢管，一组无接缝滑触线和一块水平连接钢板。

2、本发明主要是设计一种可以在大型宽体水槽上可自动移动的行车，行车的两面具有不同的功能。移动行车一边可以采用水平激光定位来校准沙床平整度，从而获得一致性很高的平整泥沙床面；另一边可以灵活安装多组实验用仪器，并且能随时让实验员对水槽中的实验动床进行采样。

3、移动行车在大型宽体水槽中的使用步骤如下：

步骤①：在大型宽体水槽中加入细沙，先用人工大致铺平，这层细沙的最薄处需要比要求的厚度要厚；

步骤②：在水槽的一端安置激光器，确定预先需要平整床面的高程位置，调节激光器高度与已确定床面高程重合，打开激光器，向另一端发射水平激光线；