[發明專利]河岸側蝕崩塌速率的試驗測量系統及其量測方法

有效

• 申請號: 201510575400.X
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105319050B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 假冬冬;陳誠;張幸農;張新周;陳長英;費曉昕;應強
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;E02B1/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種河岸側蝕崩塌速率的試驗量測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、試驗準備，用顏色較深的模型沙精確制作出河岸側蝕崩塌模型，所述河岸側蝕崩塌模型側面為具有傾角的梯型；然后在迎水面岸坡上用白色示蹤劑進行均勻網格標記，形成等間距示蹤網格，然后將白色示蹤劑裝入塑料瓶內，并在瓶蓋上用針尖開一小孔，使得白色示蹤劑可以擠射出為準，均勻網格則事先通過尺子在岸坡上用細線標出，然后再用白色示蹤劑進行逐一標示，從而形成等間距的白色示蹤網格，其中縱向網格線盡量設置為垂直水流流向，亦即平行于河岸側蝕崩退方向；最后，將拍攝裝置布置于水面上方，并與斜坡垂直，并采用較長焦距鏡頭以保證網格圖像變形較小，并通過傳輸線將高清攝像頭與計算機測量系統相連；

S2、進行側蝕崩塌試驗，采集模型網格灰度圖像進行二值化處理；在河岸側蝕崩塌試驗過程中，受水流沖刷作用，迎水面岸坡不斷崩退，包含白色示蹤網格的土體不斷坍塌入水中并被帶走，通過計算機控制攝像頭連續采集模型網格灰度圖像，并對圖像進行畸變校正；為了提取網格圖像，首先需要通過下式進行二值化圖像分割：

G(i,j)≥T(i,j)，G(i,j)＝255

G(i,j)＜T(i,j)，G(i,j)＝0

上式中，G(i,j)為圖像中像素坐標為(i,j)處的灰度值，灰度值范圍為(0-255)，0為黑色，255為白色；T(i,j)為進行二值化分割的閾值；設置該閾值時，要保證網格的連續性，同時也要盡量去除圖像噪聲；

S3、逐一搜尋各縱向網格線崩岸點位置；通過事先對圖像標定，確定出每條網格線的圖像橫縱坐標變化范圍；假設第k條縱向網格線的橫坐標變化范圍為(M₁＜I_k＜M₂)，縱坐標變化范圍為(N₁＜J_k＜N₂)；先從(N₁～N₂)行進行縱向搜索，即從過水一側逐漸向內側岸坡方向搜索，對第j行(N₁＜j＜N₂)的像素，對在(M₁＜i＜M₂)范圍內的像素進行逐個搜索，如果滿足如下條件：

G(i,j)＝255，(M₁＜i＜M₂,N₁＜j＜N₂)

則第k條縱向網格線的崩塌點坐標X_k＝i，Y_k＝j；

圖像坐標與模型坐標比例S可事先測定，識別出崩塌點并提取出該點坐標(X_k，Y_k)后，與圖像與模型原點坐標(X₀，Y₀)相比，便可通過下式換算到模型崩岸點坐標：

x_k＝(X_k-X_o)×S

y_k＝(Y_k-Y_o)×S；

S4、計算河岸側蝕崩退速率,依次對模型中的每條縱向網格線進行圖像處理，提取出崩岸后網格節點坐標，并與對應縱向網格線初始岸線位置(x₀，y₀)對比，計算出每條縱向網格線的河岸側蝕崩塌位移L，然后除以時間間隔Δt，便可獲得河岸側蝕崩塌速率v，即：

L=(xk-xo)2+(yk-yo)2]]>

v＝L/Δt。

2.根據權利要求1所述的河岸側蝕崩塌速率的試驗量測方法，其特征在于，S1中白色示蹤劑由滑石粉摻兌20～40％左右的水攪拌而成。