一种室内重力侵蚀过程试验观测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种室内重力侵蚀过程试验观测系统及方法，所述系统包括：填土装置、人工降雨系统、土壤含水量监测系统、沟道水沙过程测控系统以及数字地形采集系统；所述填土装置、人工降雨系统以及数字地形采集系统配合搭建用于试验的特定形状的试验土体，所述土体的不同深度层中埋设有所述土壤水分传感器，所述试验土体外侧设置有沟道；所述数字地形采集系统、以及所述沟道水沙过程测控系统在人工降雨过程中，对试验土体进行监测分析试验土体的重力侵蚀。本发明专利技术实施例提供的室内重力侵蚀过程试验观测系统，可以全面同步获取重力侵蚀各种影响数据，对重力侵蚀过程进行高精度观测，提升观测试验效率。

【技术实现步骤摘要】
一种室内重力侵蚀过程试验观测系统及方法
本专利技术涉及土壤侵蚀研究
，尤其涉及一种室内重力侵蚀过程试验观测系统及方法。
技术介绍
重力侵蚀是一种重要的土壤侵蚀类型。在黄土高原地区，随着水土保持治理措施的推进，水力侵蚀正逐步得到遏制。然而重力侵蚀的研究和防控一直没有取得大的进展，其中最主要的因素是难以对重力侵蚀的发生发展机制开展有效研究。这主要受制于重力侵蚀过程难以观测、难以量化。目前对黄土高原地区重力侵蚀过程观测主要通过如下两种方式：方式一：通过前期勘察，人工确定重力侵蚀发生几率较大的位置，然后埋设土壤水分传感器监测土壤水分变化，埋设观测桩测量地形变化，如观测桩的位移、掩埋等，确定重力侵蚀发生的规模、形态等，同时在下游设径流、泥沙过程观测站，取得径流泥沙过程数据。方式二：利用三维激光扫描仪或无人机进行重力侵蚀前后地形测量：先进行较大区域的测量，然后对发生重力侵蚀的部位进行变化后的测量，同时结合下游观测站获取水沙过程观测数据。现有的重力侵蚀过程观测方法具有如下缺点：第一、确定前期工作量大，测量过程速度慢、效率低，同时重力侵蚀发生位置、规模等的不确定性太大，难以实施有效观测，且难以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内重力侵蚀过程试验观测系统，其特征在于，所述系统包括：填土装置、人工降雨系统、土壤含水量监测系统、沟道水沙过程测控系统以及数字地形采集系统；所述土壤含水量监测系统包括多个土壤水分传感器以及采集各土壤水分传感器数据的数据采集器，数据采集器与控制电脑连接；所述填土装置、人工降雨系统以及数字地形采集系统配合搭建用于试验的特定形状的试验土体，所述土体的不同深度层中埋设有所述土壤水分传感器，所述试验土体外侧设置有沟道；所述数字地形采集系统包括相机阵列、同步器以及基于近景摄影和倾斜摄影测量原理的处理软件；所述相机阵列排布在所述试验土体上方，用于在试验过程中拍摄所述试验土体的地形图像，所述同步器控制所...

【技术特征摘要】
1.一种室内重力侵蚀过程试验观测系统，其特征在于，所述系统包括：填土装置、人工降雨系统、土壤含水量监测系统、沟道水沙过程测控系统以及数字地形采集系统；所述土壤含水量监测系统包括多个土壤水分传感器以及采集各土壤水分传感器数据的数据采集器，数据采集器与控制电脑连接；所述填土装置、人工降雨系统以及数字地形采集系统配合搭建用于试验的特定形状的试验土体，所述土体的不同深度层中埋设有所述土壤水分传感器，所述试验土体外侧设置有沟道；所述数字地形采集系统包括相机阵列、同步器以及基于近景摄影和倾斜摄影测量原理的处理软件；所述相机阵列排布在所述试验土体上方，用于在试验过程中拍摄所述试验土体的地形图像，所述同步器控制所述相机阵列中的各相机同步拍摄地形图像，所述处理软件对所述相机阵列拍摄的地形图像进行分析，得到所述试验土体地形变化数据；所述人工降雨系统搭建在所述试验土体正上方且完全覆盖所述试验土体，用于在土堆搭建过程中、以及在重力侵蚀观测过程中提供降雨；所述沟道水沙过程测控系统用于配置试验过程中所需的含沙水流，对所述含沙水流进行调控以控制经过所述试验土体外侧沟道的水流流量；对所述沟道的上游、下游中预设的取样点的水流含沙量进行监测，对所述沟道出流的流量进行监测。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述沟道水沙过程测控系统包括：水沙拌合水箱、潜污泵、变频控制系统、电磁流量计、三角堰测流系统以及水流量含沙量测量装置；所述水沙拌合水箱配置试验过程中所需的含沙水流；所述潜污泵、变频控制系统和所述电磁流量计对所述含沙水流进行调控，以控制经过所述试验土体外侧沟道的水流流量；所述三角堰测流系统设置在所述沟道末端，所述三角堰测流系统对所述沟道出流的流量进行监测；所述水流量含沙量测量装置对所述沟道的上游、下游中预设的取样点的水流含沙量进行监测。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，土壤水分传感器分别埋设在所述试验土体的10cm深度处、20cm深度处、30cm深度处、70cm深度处、90cm深度处、120cm深度处、150cm深度处。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：搭建试验土体时，所述填土装置在围挡中填土，围挡中土填充完毕后，通过所述人工降雨系统提供降雨，然后干燥通风使土壤含水量控制在预设含水量范围内；反复降雨、通风干燥预设次数搭建得到试验土体轮廓。5.一种室内重力侵蚀过程试验观测方法，其特征在于，搭建人工降雨系统，以及数字地形采集系统，其中，所述数字地形采集系统包括相机阵列、同步器以及基于近景摄影和倾斜摄影测量原理的处理软件；搭建试验所观测的试验土体，所述土体的不同深度层中埋设有所述土壤水分传感器，所述人工降雨系统搭建在所述试验土体上方，所述试验土体外侧设置有沟道；所述土壤水分传感器与数据采集器...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚家国，赵勇，王浩，贾仰文，王庆明，王英，何国华，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11