[发明专利]一种坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法

摘要

本发明公开了一种坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法。首先建立坡面模型，对模型进行设置；采用间歇性降雨试验；降雨前对测量区域及定位球扫描，获得初始地形点云数据；降雨中对模型进行坡面水力学参数测量；降雨暂停时扫描，获得坡面地形的时序演变过程；结束后对最终侵蚀地形扫描，获得其点云数据；对获得的点云数据处理，得到坡面侵蚀量及其空间分布特征；从测量数据中选取与坡面地形测量时间同步的坡面水力学参数，得到该坡面地形下相对应的坡面水力学参数分布，由此得到与坡面地形演变过程相对应的水力学参数时序变化过程。本发明实现了对一个连续坡面地形演变过程的动态监测，精确测量泥沙冲淤分布，测量快速、准确、可靠性好。

主权项

一种坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法，其特征在于，所述动态监测方法包括以下步骤：a、建立坡面模型：测定坡面模型的土壤容重、前期土壤含水量；将坡面模型由下至上设置多个观测断面；b、在坡面模型四角各放置一个定位球；在坡面模型测量区域的正上方安装人工模拟降雨器，在人工模拟降雨器的压力官道上安装地形三维激光扫描仪；c、在坡面模型出口安装流量监测传感器，自动监测支沟流量及含沙量过程，与流量监测传感器系统配套有数据采集器和计算机管理软件，实现流量过程的实时观测；d、采用间歇性降雨进行试验，从坡面产流开始计时，每进行5～10min连续降雨，暂停1min进行坡面地形扫描；e、降雨开始前，用地形三维激光扫描仪对测量区域及周围的定位球进行扫描，获得初始地形的点云数据；扫描完成后保持激光扫描仪处于打开状态；f、降雨过程中，在坡面模型各观测断面处自上而下循环进行坡面水力学参数测量；g、降雨暂停时，采用地形三维激光扫描仪对降雨后的地形进行扫描，获得坡面地形的时序演变过程；扫描结束后启动降雨器，开始下一轮降雨；h、试验结束后，采用地形三维激光扫描仪对最终侵蚀地形进行扫描，获得最终降雨侵蚀地形的点云数据；i、以定位球为靶标，在ArcGIS中对不同降雨时段下获得的坡面地形点云数据进行叠加，通过对降雨前后地形变化数据的对比分析，确定泥沙的侵蚀、搬运和沉积状况及其空间分布，计算得到坡面侵蚀量及其空间分布特征；j、从步骤f测量的数据中选取与坡面地形测量时间同步的坡面水力学参数，得到这一坡面地形下相对应的坡面水力学参数分布，由此得到与坡面地形演变过程相对应的水力学参数时序变化过程。