[发明专利]一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法及装置

权利要求书

1.一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、计算泥石流沟道在预设降雨频率下的洪峰流量；

S2、测量实验区域内的泥石流沟道的沟道纵坡比降、宽度以及实验区域内的物源体的最大颗粒粒径；

S3、根据所述泥石流沟道的宽度及步骤S1中计算出的洪峰流量选择合适的储水箱以模拟洪峰流量；

S4、根据监测到的所述泥石流沟道内的水流速度和水位深度计算水流量，并观察所述泥石流沟道内不同粒径物源体的启动情况；

S5、分析不同粒径物源体启动所需的临界流量，并建立物源体最大颗粒粒径与临界流量的函数关系。

2.如权利要求1所述的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：在步骤S4中，水流量通过以下公式(1)进行计算：

Q₁＝V*h*B (1)

式中，V为流速，单位是m/s；H为水位高，单位是m；B为泥石流沟道宽度，单位是m；Q₁为沟道水流量，单位是m³/s。

3.如权利要求2所述的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：在步骤S5中，物源体最大颗粒粒径与临界流量的函数关系通过以下公式(2)进行计算：

Q₂＝f(J，q) (2)

式中，Q₂为最大颗粒粒径的物源体启动的临界流量，J为泥石流沟道的沟道纵坡比降，q为物源体的最大颗粒粒径。

4.如权利要求1所述的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：所述储水箱设置在所述泥石流沟道内；

所述步骤S4还包括：根据所述泥石流沟道内的物源体距离所述储水箱的远近每间隔预定距离分别采用不同颜色的油漆进行标记，通过对比不同颜色的物源体的启动距离，分析泥石流的启动规模、堆积过程和沿程变化。

5.如权利要求4所述的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：所述预定距离为20m。

6.如权利要求1所述的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，其特征在于：所述步骤S4还包括：监测泥石流发生前、中以及发生后的次声波，并分析泥石流发生前、中以及发生后，次声波的变化特征，剔除干扰噪声后，分析次声波主频和振幅的变化特性，建立泥石流监测次声波阈值。

7.一种用于实现所述1-6任一项所述沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法的模拟试验装置，其特征在于：包括储水箱、监测设备和标记设备；

所述储水箱设置在泥石流沟道内，所述储水箱连通外部水源，并且所述储水箱前端的出水口处设置有对开门，所述对开门能够瞬时打开，突然释放水流，以模拟洪峰流量。

所述监测设备包括：用以实时监测泥石流沟道内的水流速度的流速计，用以实时监测泥石流沟道内水位深度的第一水位计，实时监控不同粒径物源体速度的三分量加速度传感器、用于检测物源体分布形态的动态变化特征的激光扫描仪以及用以记录泥石流启动实验发展的全过程的视频监控仪。

8.如权利要求7所述的模拟实验装置，其特征在于：所述监测设备还包括次声仪，所述次声仪设置在所述泥石流沟道的左岸或右岸，用以捕捉泥石流启动实验过程中的次声波。

9.如权利要求7所述的模拟实验装置，其特征在于：所述标记设备包括多种不同颜色的油漆，用于标记泥石流沟道内不同位置处的物源体。

10.如权利要求7所述的模拟实验装置，其特征在于：所述外部水源为运水车，所述运水车配备有储水罐，所述储水罐通过出水管与所述储水箱连通。