[发明专利]一种用于沟坡重力侵蚀现场试验的观测方法

说明书

技术领域

本发明属于水土保持研究装置技术领域，涉及一种用于建立沟坡重力侵蚀过程现场试验的方法，是一套对野外沟坡崩滑过程降雨进行模拟和观测的试验系统，该装置可以现场测定沟坡在降雨过程中历次崩滑事件的重力侵蚀量、次降雨总的重力侵蚀量、雨后重力侵蚀量以及陡坡任意时刻的坡度和坡向等数据

背景技术

定量观测沟坡重力侵蚀过程，可以深入研究其发生机理，并为重力侵蚀预测模型的建立和防灾减灾对策的确定提供科学依据。然而，由于重力侵蚀的复杂性，重力侵蚀的现场定量观测一直在探索中，尚未能取得突破性的进展。最初的研究是间接地分析重力侵蚀现象与高含沙水流之间的关系（王兴奎，钱宁，胡维德.黄土丘陵沟壑区高含沙水流的形成及汇流过程[J].水利学报，1982，(7):26-35）。目前主要用三种数据反映重力侵蚀的强度：一种数据是一定区域一定时间内遭受重力侵蚀的土方量，二是一定区域一定时间内发生重力侵蚀的面积，三是一定区域一定时间内发生重力侵蚀现象的次数（王德甫，赵学英，马浩禄，等.黄土重力侵蚀及其遥感调[J].中国水土保持,1993，(12):26-28）。研究中一般依据重力侵蚀发生后的几何形态反求重力侵蚀量，如Larsen等（Larsen MC&Torres-Sanchez AJ,The frequency and distribution of recent landslides in three montane tropical regions of Puerto Rico[J].Geomorphology,1998,24,309-331）、Haflidason等（Haflidason H,Lien R,Sejrup HP,et al.The dating and morphometry of the Storrega Slide[J].Marine and Petroleum Geology,2005,22:187-194）的研究。李裕厚等（李裕厚,康学林,岳新发.罗玉沟流域重力侵蚀特征研究初报∥黄土丘陵沟壑第三副区水土流失原型观测及规律研究[C]，郑州:黄河水利出版社,2004，32-37）采用逐沟几何形态测量的方法，Yamada等（Yamada S.The role of soil creep and slope failure in the landscape evolution of a head water basin:field measurements in a zero order basin of northern Japan[J].Geomorphology,1999,28:329-344）、Iverson等（Iverson R.M.,et al.Acute sensitivity of landslide rates to initial soil porosity[J],Science,2000,290:513-516）在现场布设测针，量测或预测了重力侵蚀的过程。由于在重力侵蚀的过程中，下落的土壤中一部分已被水流冲走，或者从上游输入的部分土壤沉积在崩落体中，即“崩落体”中包含部分水力侵蚀量。可以看出，上述事后观测的方法无法将重力侵蚀过程中的水力输移量分离出来，更无法表述重力侵蚀的发生过程。

近年来，遥感、示踪元素法等非接触式测量方法已经运用到重力侵蚀观测中。然而，由于任何一种遥感影像都有一定的比例尺，实际上能不能看得清、能不能解译制图都有一定条件（郭长宝,张永双.陕北砂黄土高边坡可靠度分析及边坡优化设计[J].中国地质灾害与防治学报,2005，16(4):5-10）；而且，遥感技术毕竟不能深入到地质体的内部，它得到的只是表层的信息，因此，遥感技术无法完全取代现场的勘察、试验工作，而只能作为一种有效的辅助手段（吴圣林.崩塌—推覆滑移地质体成因机理及其稳定性研究：[博士学位论文].江苏省徐州市：中国矿业大学，2009）。

尤其应该注意的是，重力地貌过程是一个非连续过程，因而其作用强度就成了和频率密切相关的问题，为定点观测带来了困难（张春山，张业成，张立海.中国崩塌、滑坡、泥石流灾害危险性评价[J].地质力学学报，2004，10(1):27-32）。天然降雨条件下的现场监测试验的观测周期较长，且受现场条件限制，难以观测到重力侵蚀的发生过程，不利于探索其微观机理。