[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

说明书

本发明涉及一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法及装置，该模拟试验方法包括：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、根据泥石流沟道的宽度及计算出的洪峰流量选择合适的储水箱以模拟洪峰流量；S4、根据监测到的泥石流沟道内的水流速度和水位深度计算水流量，并观察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。该方法能够最大限度地模拟泥石流沟道内的下垫面条件，使物源体与沟道底面的摩擦力与实际相符，克服了室内实验摩擦力普遍较低的弱点。

技术领域

本发明涉及泥石流模拟试验技术领域，尤其涉及一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法及装置。

背景技术

泥石流是山区常见的突发地质灾害之一，但由于其爆发的突然性和破坏性，即使是泥石流研究者也很难有机会亲眼目睹野外泥石流爆发的全过程。因此，泥石流室内模拟为我们研究和观察泥石流爆发(启动、流通、堆积)的全过程提供了便利。众多学者通常采用室内水槽实验开展了不同约束条件下的泥石流启动实验，但受限于室内模拟装置的尺寸、规模，室内模拟实验在物源体级配、水流量大小以及模型底部摩擦力概化等方面都与天然泥石流沟道大相径庭，使得泥石流室内模拟实验所取得的成果很难在泥石流实际预警工作中发挥作用。

因此亟需提供一种准确模拟泥石流实际情况的沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法及装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法及装置，其解决了现有的泥石流室内模拟装置无法模拟实际泥石流的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种沟道侵蚀型泥石流现场模拟试验方法，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，所述储水箱设置在所述泥石流沟道内；