[发明专利]一种泥石流遇障碍物沉积规律试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种泥石流遇障碍物沉积规律试验装置，其特征在于，该装置包括：透明模型槽(1)和蓄水箱(7)，所述透明模型槽(1)为下部密封、上部开口的长方体，其相对的两个侧面上分别设置有进水口(3)和出水口(4)，进水口(3)和出水口(4)分别连接蓄水箱(7)；所述透明模型槽(1)上还设置有变坡滑道(2)，变坡滑道(2)所在侧面与进水口(3)所在的侧面垂直；在透明模型槽(1)内还设置有一排流速计(5)，流速计(5)位于变坡滑道(2)的延长线上，固定于透明模型槽(1)的底部，用于记录模拟试验过程中的水流速度特征；在透明模型槽(1)内还设置有透明空心障碍物(10)，透明空心障碍物(10)位于变坡滑道(2)与出水口(4)之间，空心障碍物(10)内设置有微型立体摄像头(14)，用于记录障碍物四周堆积高度变化特征和顶部的推移质运动特征；在透明模型槽(1)的上方设置有超声波测距仪(9)，用于记录透明模型槽底部地形；在垂直于进水口(3)所在的侧面外部设置有高速摄像机(13)，用于捕捉泥石流冲击透明模型槽(1)后的瞬时堆积和运动特征；在与变坡滑道(2)所在侧面相对的侧面外部设置有自动数码相机(11)，用于记录泥石流冲击水面时正面运动和扩散特征。

2.根据权利要求1所述的泥石流遇障碍物沉积规律试验装置，其特征在于，变坡滑道(2)上设有变坡滑道阀门(8)，变坡滑道阀门(8)高于透明模型槽(1)的侧面高度，变坡滑道阀门(8)以上为泥石流蓄存区，用于盛放泥石流模拟材料；变坡滑道阀门(8)以下为滑动坡道，在滑动坡道上设置有坡道转轴(12)，用于调整滑动坡道的坡度。

3.根据权利要求1所述的泥石流遇障碍物沉积规律试验装置，其特征在于，所述超声波测距仪(9)的镜头垂直于变坡滑道(2)，且可沿透明模型槽(1)内的水流方向运动。

4.根据权利要求1所述的泥石流遇障碍物沉积规律试验装置，其特征在于，所述高速摄像机(13)的镜头垂直于变坡滑道(2)，与透明模型槽(1)内的水位同高。

5.根据权利要求1所述的泥石流遇障碍物沉积规律试验装置，其特征在于，所述自动数码相机(11)的镜头垂直于变坡滑道，与透明模型槽(1)内水位同高。

6.根据权利要求1所述的泥石流遇障碍物沉积规律试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制作泥石流模拟材料：所述泥石流模拟材料包括固体颗粒和液体；

(2)布置和调整试验装置：调整所述变坡滑道上的变坡滑道转轴使其达到预设的变坡角度并固定，关闭变坡滑道阀门；

校核流速计，调整高速摄像机和自动数码相机的高度和镜头方向，使两者高度与透明模型槽内预设的水位高度平齐，镜头垂直于变坡滑道；调整超声波测距仪的镜头方向，使其镜头垂直于变坡滑道；

(3)模拟泥石流冲刷，捕捉相关信息：将预制好的模拟泥石流模拟材料称重，并置入变坡滑道的泥石流存蓄区；打开透明模型槽进水口和出水口的阀门及水泵，调整进水口和出水口的流速，使透明模型槽内达到预设水位并保持不变；

开启超声波测距仪、高速摄像机、微型立体摄像头和自动数码相机；

打开变坡滑道阀门，使泥石流模拟材料流入透明模型槽，并由各观测仪器记录相关各项参数，至该组试验结果；

(4)数据处理和分析

基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析，获得泥石流冲击变坡河道、遇障碍物时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征；

(5)清理装置，为下一组试验做准备

关闭透明模型槽进水口阀门及水泵开关，并将透明模型槽内水全部排出至蓄水箱后，关闭透明模型槽出水口阀门及水泵开关；清洗透明模型槽和变坡滑道；将蓄水箱中水排出、清洗蓄水箱，并在蓄水箱中重新加入干净的水，开展下一组试验；

重复上述步骤(2)至(5)，直至完成所有的预设试验。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述泥石流模拟材料的固体颗粒采用密度为800kg/m³～5000kg/m³，直径范围为2mm～10mm的球形颗粒，液体采用水，所述球形颗粒与水的质量比为25％～60％。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述泥石流模拟材料的固体颗粒采用密度为800kg/m³～5000kg/m³，直径范围为2mm～10mm的球形颗粒，液体采用浓度为2.0％～3.0％的聚酯乙烯，所述球形颗粒与聚酯乙烯的质量比为25％～60％。