[發(fā)明專利]一種坡面地形演變與水蝕過(guò)程耦合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710947016.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107621438B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張攀;姚文藝;孫維營(yíng);肖培青;張楠;祝林彥;楊嵐;楊春霞;焦鵬;申震洲;楊二;李莉;侯欣欣;呂錫之;孔祥兵;王智慧;倪用鑫;楊吉山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 李秋紅

1.一種坡面地形演變與水蝕過(guò)程耦合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

a、建立坡面模型：測(cè)定坡面模型的土壤容重、前期土壤含水量；將坡面模型由下至上設(shè)置多個(gè)觀測(cè)斷面；

b、在坡面模型四角各放置一個(gè)定位球；在坡面模型測(cè)量區(qū)域的正上方安裝人工模擬降雨器，在人工模擬降雨器的壓力管道上安裝地形三維激光掃描儀；

c、在坡面模型出口安裝流量監(jiān)測(cè)傳感器，自動(dòng)監(jiān)測(cè)支溝流量及含沙量過(guò)程，與流量監(jiān)測(cè)傳感器系統(tǒng)配套有數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)管理軟件，實(shí)現(xiàn)流量過(guò)程的實(shí)時(shí)觀測(cè)；

d、采用間歇性降雨進(jìn)行試驗(yàn)，從坡面產(chǎn)流開(kāi)始計(jì)時(shí)，每進(jìn)行5～10min連續(xù)降雨，暫停1min進(jìn)行坡面地形掃描；

e、降雨開(kāi)始前，用地形三維激光掃描儀對(duì)測(cè)量區(qū)域及周圍的定位球進(jìn)行掃描，獲得初始地形的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；掃描完成后保持激光掃描儀處于打開(kāi)狀態(tài)；

f、降雨過(guò)程中，在坡面模型各觀測(cè)斷面處自上而下循環(huán)進(jìn)行坡面水力學(xué)參數(shù)測(cè)量；

所述在坡面模型各觀測(cè)斷面處自上而下循環(huán)進(jìn)行坡面水力學(xué)參數(shù)測(cè)量過(guò)程中，其采用流量監(jiān)測(cè)傳感器自動(dòng)采集坡面模型出口流量、含沙量的同時(shí)，另一方面進(jìn)行人工取樣觀測(cè)，每間隔3分鐘取10s長(zhǎng)時(shí)段的樣；

所述在坡面模型各觀測(cè)斷面處自上而下循環(huán)進(jìn)行坡面水力學(xué)參數(shù)測(cè)量過(guò)程中：采用染色法測(cè)量坡面流流速，采用鋼尺測(cè)量坡面徑流的流寬、流深和溝道發(fā)育情況，采用吸耳球法采集坡面徑流，通過(guò)烘干法計(jì)算對(duì)應(yīng)時(shí)段的含沙量；

g、降雨暫停時(shí)，采用地形三維激光掃描儀對(duì)降雨后的地形進(jìn)行掃描，獲得坡面地形的時(shí)序演變過(guò)程；掃描結(jié)束后啟動(dòng)降雨器，開(kāi)始下一輪降雨；

h、試驗(yàn)結(jié)束后，采用地形三維激光掃描儀對(duì)最終侵蝕地形進(jìn)行掃描，獲得最終降雨侵蝕地形的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

i、以定位球?yàn)榘袠?biāo)，在ArcGIS中對(duì)不同降雨時(shí)段下獲得的坡面地形點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，通過(guò)對(duì)降雨前后地形變化數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，確定泥沙的侵蝕、搬運(yùn)和沉積狀況及其空間分布，計(jì)算得到坡面侵蝕量及其空間分布特征；

j、從步驟f測(cè)量的數(shù)據(jù)中選取與坡面地形測(cè)量時(shí)間同步的坡面水力學(xué)參數(shù)，得到這一坡面地形下相對(duì)應(yīng)的坡面水力學(xué)參數(shù)分布，由此得到與坡面地形演變過(guò)程相對(duì)應(yīng)的水力學(xué)參數(shù)時(shí)序變化過(guò)程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡面地形演變與水蝕過(guò)程耦合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：在坡面模型出口還設(shè)置一個(gè)三角集流槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡面地形演變與水蝕過(guò)程耦合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟a中在坡面模型由下至上設(shè)置3～5個(gè)觀測(cè)斷面，每間隔1m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面。