[发明专利]一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法

权利要求书

1.一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立小流域模型：

将从模型原型地取的土置于试验槽内分层装填、压实，控制土壤容重与模型原型流域土壤容重一致；

根据模型原型小流域尺寸、形状、地形和沟道分布，按照比尺对模型进行挖沟、削坡、平整、表层压实处理；

在小流域模型出口处设置明渠并连接蓄水池；在小流域模型的上方安装人工模拟降雨系统；在小流域模型的四周放置定位球，在模型正上方架设三维激光地形扫描仪；

在小流域模型的坡顶、坡面、沟道上配置植被；

在各个沟道出口设置观测断面，在观测断面上方安装高速摄像；在各沟道沟口设置溢流堰并安装流量监测传感器；在模型出口与明渠的连接处安装径流泥沙自动监测系统；

b、用三维激光地形扫描仪对小流域模型及周围的定位球进行扫描，获得初始地形的点云数据；

c、模拟降雨：

在降雨过程中，用高速摄像机采集观测断面附近的山洪流场；用流量监测传感器实时测量各沟道的山洪径流量、含沙量；用径流泥沙自动监测系统实时监测小流域出口山洪的总径流量、含沙量变化过程；

d、降雨结束后，用三维激光地形扫描仪对小流域模型及周围的定位球再次进行扫描，获得山洪过后的地形的点云数据；

e、将三维激光扫描仪获取的点云数据进行拼接、去噪、配准，得到点间距为2mm点云数字模型，再通过栅格计算机器，将降雨前的地形栅格数据减去降雨后，得到小流域土壤侵蚀-沉积的空间分布与变化数据；

f、按照模型原图纸对小流域模型进行修复和清淤，然后通过除植被、复原、压实处理改变植被布设位置及覆盖度，重复上述步骤再次进行试验，由此得到不同植被措施配置下的山洪过程和小流域土壤侵蚀-沉积的空间分布。

2.根据权利要求1所述的一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，所述配置植被的过程为：

将小流域模型的坡顶、坡面、沟道部位耕翻2～3cm，将肥料均匀施洒于土壤表层；将植物的种子进行喷播；喷播后在表面覆盖无纺布，定期进行养护，待植被长至5cm时，揭开无纺布。

3.根据权利要求1所述的一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，步骤a中所述蓄水池的尺寸根据需承接的降雨量设计，其体积为其承接最大降雨量的1.2～1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，步骤a中所述人工模拟降雨系统由压力管道和下喷式模拟降雨器组成，每组降雨器配有五组不同孔径的喷头，可模拟降雨强度范围为30～240mm/h，降雨均匀度85%。

5.根据权利要求1所述的一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，在降雨30min后测定小流域的坡顶和沟道处的雨量以对雨强及均匀度进行率定。

6.根据权利要求1所述的一种植被措施配置对小流域暴雨山洪过程影响的实体模拟方法，其特征在于，所述点云数据是利用三维激光扫描仪采用基于标靶的数据采集方法，每次扫描需布设测站、定位球，扫描分辨率为1/4，扫描质量4×，获取点云数量为1亿。