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原文传递一种浅沟发育过程动态监测系统和方法

专利名称：	一种浅沟发育过程动态监测系统和方法
摘要：	本发明公开了一种浅沟发育过程动态监测系统和方法,其中系统包括模拟单元、坡度调节单元以及监测单元;模拟单元包括进水装置、可调节槽、集流装置;可调节槽为可调节宽度长度的仅上端敞开的收集槽;进水装置的输入端与外部水源相连接,可调节水槽分别与进水装置的输出端以及集流装置.的输入端相连接;坡度调节单元与模拟单元相连接,并用于调节模拟单元两端的相对高度;监测单元用于采集模拟单元生成的数据。本发明利用可变宽度和长度的水槽,模拟野外不同发育阶段的浅沟形态;摄影测量装置能够实时、动态捕捉实验过程中浅沟形态参数的真实变化情况,从而实现对浅沟侵蚀发生发展规律的定量研究,应用范围广。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	长江水利委员会长江科学院
发明人：	钱峰;刘洪鹄;任斐鹏;刘纪根;刘静君;董林垚;沈盛彧;张文杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910573296.9
公开号：	CN110344364A
代理机构：	武汉华强专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	康晨
分类号：	E02B1/02(2006.01);E;E02;E02B;E02B1
申请人地址：	430010 湖北省武汉市黄埔大街23号
主权项：	1.一种浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所述系统包括模拟单元、坡度调节单元以及监测单元; 所述模拟单元包括进水装置(1)、可调节槽(2)、集流装置(7);所述可调节槽(2)为可调节宽度长度的仅上端敞开的收集槽; 所述进水装置(1)的输入端与外部水源相连接,所述可调节水槽(2)分别与所述进水装置(1)的输出端以及所述集流装置(7)的输入端相连接; 所述坡度调节单元与所述模拟单元相连接,并用于调节所述模拟单元两端的相对高度; 所述监测单元用于采集所述模拟单元生成的数据。 2.根据权利要求1所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所述进水装置(1)包括依次相连通的进水口(1.1)、进水箱(1.2)以及空心板稳流段(1.4);所述空心板稳流段(1.4)与所述可调节槽(2)相连通; 所述进水口(1.1)与外部水源相连接;所述进水箱(1.2)用于储水,所述进水箱(1.2)与所述空心板稳流段(1.4)通过平水栅栏(1.3)连通; 所述平水栅栏(1.3)为设置有若干个过水孔的板状结构。 3.根据权利要求1所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 可调节槽(2)包括若干块水槽底板(2.1),每块水槽底板(2.1)对应设置有两块长度与之相同的水槽槽壁(2.2); 所述水槽槽壁(2.2)沿所述水槽底板(2.1)中轴线对称地垂直设置在所述水槽底板(2.1)上端面上; 任意块所述水槽底板(2.1)可沿长度方向连接成一个整体。 4.根据权利要求3所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 每块所述水槽底板(2.1)上端面对称设置有若干组水槽底板卡槽（2.13）,对应的所述水槽槽壁(2.2)通过所述水槽底板卡槽（2.13）与所述水槽底板(2.1)上端面连接。 5.根据权利要求3所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所有所述水槽底板(2.1)的长度值构成公比为2的等比数列，所述水槽槽壁(2.2)为透明槽壁。 6.根据权利要求4所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所述集流装置(7)包括与所述水槽底板卡槽（2.13）组数量一致的集流槽; 所述集流槽均为从与所述可调节槽(2)连接一端宽度逐渐收窄的V型结构。 7.根据权利要求4所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所述坡度调节单元包括液压升降平台(6); 所述液压升降平台(6)在长度方向上至少布置有两个液压升降柱,用于控制所述可调节槽(2)沿长度方向两端的相对高度。 8.根据权利要求7所述的浅沟发育过程动态监测系统,其特征在于: 所述监测单元包括摄影测量装置(3);所述摄影测量装置(3)包括移动式滑轮车(3.1)、高清数码相机(3.2)以及若干个标靶(3.3);所述高清数码相机(3.2)固定在所述移动式滑轮车(3.1)上; 所述液压升降平台(6)上设置有与所述可调节槽(2)长度方向相平行的滑轨,所述移动式滑轮车(3.1)与所述滑轨滚动配合; 所述标靶(3.3)呈与所述可调节槽(2)长度方向相平行的两列固定在所述可调节槽(2)上端;每一列所述标靶(3.3)均匀间隔布置。 9.一种浅沟发育过程动态监测方法,其特征在于,应用权利要要求8所述的浅沟发育过程动态监测系统;所述监测方法包括如下步骤: 步骤一、根据目标野外浅沟形态调节所述可调节槽(2)的尺寸; 步骤二、根据目标野外浅沟形态对所述可调节槽(2)进行充填;装配模拟一级沟头,并进行预降雨; 步骤三、通过调节所述液压升降平台(6)的坡度调节所述可调节槽(2)的坡度;并设置所述摄影测量装置(3)的工作模式; 步骤四、设置所述进水装置(1)的进水速度,采集实验样品并采集实验数据; 步骤五、处理所述实验样品并处理实验过程中采集到的照片,获取浅沟形态变化过程。 10.根据权利要求9所述的浅沟发育过程动态监测方法,其特征在于: 所述步骤一具体包括,根据目标野外浅沟形态将所述可调节槽(2)调节至相应的宽度和长度; 所述步骤二具体包括,将野外采集的土壤风干测定理化性质后,分层装填进水槽,从下至上分别为细沙层,土样层;根据野外浅沟沟头高度控制装土容重和每层装填高度,分层装填时抓毛下层土壤表面,防止土层间出现分层现象; 在装填表层土时,在靠近进水口处安装铝制挡板(4)用于形成所述模拟一级沟头,随后装填土壤,并在所述模拟一级沟头前部土壤表面均匀分撒过1 mm筛的细颗粒; 实验前一天,采用20 mm/h降雨强度进行预降雨,当所述模拟一级沟头土壤表面形成结皮时,停止降雨,然后将所述可调节槽(2)静置12小时; 所述步骤三具体包括,实验开始前,将通过坡度调节系统将所述可调节槽(2)调整至实验所需坡度,并将所述摄影测量装置(3)调整至所述模拟一级沟头正上方,保持所述高清数码相机(3.2)拍摄角度与水槽垂直;所述高清数码相机(3.2)照片采集频率设定为每1分钟曝光1次; 所述步骤四具体包括,调节所述进水稳流设备(1)达到实验所需流量,进行放水冲刷实验;实验开始后每2分钟采集一次径流和泥沙样品,每5分钟分别测量一级沟头上方和下方流速和水深; 所述步骤五具体包括,实验结束后,将实验过程中收集到的样品烘干、称重并记录;利用软件将实验过程中拍摄的照片进行处理,获取浅沟形态变化过程。
所属类别：	发明专利