【技术实现步骤摘要】
泥石流沿程演化参数测算方法
本专利技术涉及一种研究用实验系统,特别是涉及一种泥石流沿程演化运动实验测量系统,以及泥石流试样沿程演化参数测算方法。属于试验机械、测量
技术介绍
泥石流(体积比浓度Sv≥0.27,见费祥俊,舒安平.泥石流运动机理与灾害防治[M].清华大学出版社有限公司,2004.p13)尤其粘性泥石流(密度大于1.5g/cm3)是一种多相流体,属于非均质、非恒定的非牛顿流体,且内含大量泥沙石块,流体性质与流动特征随时空变化显著。泥石流的沿程演化特征是泥石流研究的核心问题,也是泥石流灾害防治的理论基础。真实泥石流运动过程中,泥石流会侵蚀挟带途经床面的松散土层,且随着运动速度的降低和泥沙饱和度的增大,其中所挟颗粒又会发生沉积。因此,泥石流的运动过程是一个侵蚀与沉积交替出现的过程,也是一个变体积,变浓度,变挟沙量的过程。所以泥石流沿程演化过程中泥石流体积比浓度和输沙率变化问题是泥石流动力过程的重要特征。由于野外泥石流暴发的骤然性和本身浆体浑浊导致的不可观测性,使得即使现场实地测量泥石流沿程演化参数(包括体积比浓度和输沙率)的时空变化也非常困难,故目前围绕泥石流沿程演化过程中泥石流体积比浓度和输沙率变化问题多基于室内实验开展。尽管目前已开展有较多实验研究,但普遍存在两方面主要缺陷:其一,研究都是基于清水或低含沙水流(密度小于1.2g/cm3)对床面松散物质侵蚀沉积开展的,即以实验模拟的清水或低含沙水流替代实验模拟的泥石流作为研究对象。这势必造成实验数据与实际数据间的差异,限制了实验研究结果的应用推广。其二,对泥石流动力过程的分析几乎均建立在泥 ...
【技术保护点】
一种泥石流沿程演化实验测量系统,包括依次连接的试样配置输出装置(1)、试样流通控制装置(2)、取样回收装置(3),其特征在于:所述泥石流运动实验系统还包括泥石流性态测量装置(4);所述试样流通控制装置(2)主体是槽体(21),所述槽体(21)是两端开口的长槽型结构,前端高于后端;槽体(21)前端与试样配置输出装置(1)相接,槽体(21)后端与取样回收装置(3)相接;所述试样配置输出装置(1)包括物料桶(11),物料桶(11)内腔有竖直中心转轴(12),中心转轴(12)底部有搅拌叶(13),中心转轴(12)上部与旋转电机转轴连接;所述物料桶(11)桶壁下部开口,开口处布置闸门(14),闸门(14)与槽体(21)前端相接;所述泥石流性态测量装置(4)包括布置在物料桶(11)上沿的激光水位仪(41);所述激光水位仪(41)探头朝向物料桶内腔,激光水位仪(41)与上位数据采集分析中心(42)连接。
【技术特征摘要】
1.一种泥石流试样沿程演化参数测算方法,采用泥石流沿程演化实验测量系统实现,其特征在于:所述泥石流沿程演化实验测量系统包括依次连接的试样配置输出装置(1)、试样流通控制装置(2)、取样回收装置(3),还包括泥石流性态测量装置(4)、成像装置(5);所述试样配置输出装置(1)包括物料桶(11),物料桶(11)内腔有竖直中心转轴(12),中心转轴(12)底部有搅拌叶(13),中心转轴(12)上部与旋转电机转轴连接;所述物料桶(11)桶壁下部开口,开口处布置闸门(14),闸门(14)与槽体(21)前端相接;所述试样流通控制装置(2)主体是槽体(21),所述槽体(21)是两端开口的长槽型结构,前端高于后端;槽体(21)前端与试样配置输出装置(1)相接,槽体(21)后端与取样回收装置(3)相接;槽体(21)侧壁(211)是透明材料加工成;在槽体(21)侧向和在槽体(21)正上方分别有成像装置(5);所述泥石流性态测量装置(4)包括布置在物料桶(11)上沿的激光水位仪(41);所述激光水位仪(41)探头朝向物料桶内腔,激光水位仪(41)与上位数据采集分析中心(42)连接;上位数据采集分析中心(42)与应力传感器(43)连接;所述应力传感器(43)布置在槽体(21)底部,应力传感器(43)受力面朝向槽体(21)上方;所述成像装置(5)与上位数据采集分析中心(42)连接;泥石流试样沿程演化参数测算方法依如下步骤实施:步骤S1、前期准备根据实验研究目标设计泥石流样品密度,预备实验获取干土样颗粒特征数据,根据干土样颗粒特征确定满足泥石流样品密度的干土样与水用料比例;向物料桶(11)中加入水与干土样混合物,设置中心转轴(12)转速40转/min~50转/min,干土样与水搅拌均匀形成泥石流试样;步骤S2、测量试样流量出流流量Qn读取激光水位仪(41)读数,记录物料桶(11)内初始水位h0;开启闸门(14)使试样出流,同时读取激光水位仪(41)变化读数,记录试样出流时物料桶(11)内水位时刻变化序列(hn,Δtn)(n=1,2,…);依式1、式2计算泥石流试样出流流量QnΔh1=h1-h0,Δh2=h2-h1....Δhn=hn-hn-1式1式中,Qn—Δtn时刻泥石流试样出流流量,m3/s,(hn,Δtn)—泥石流试样出流时物料桶(11)内水位时刻变化序列,步骤S2确定,r—物料桶内径,m;步骤S3、测量槽体内试样流速从成像装置(5)获取槽体(21)内试样运动影像,利用帧率分析软件测量泥石流试样运动距离Sn,依式3计算泥石流试样时刻出流速度(vn,Δtn):式中,vn—Δtn时刻泥石流试样速度,m/s,Sn—Δtn时刻泥石流试样行进距离,m,由成像装置(5...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘晶晶,崔鹏,苏鹏程,程尊兰,
申请(专利权)人:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,
类型:发明
国别省市:四川;51
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