[实用新型]细沟形态变化监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及流水动力学领域，具体为细沟形态变化测定装置。

背景技术

细沟形态变化直接影响细沟流水动力学特性，准确测定细沟形态在侵蚀过程中的变化，对深入研究细沟侵蚀机理具有重要意义。但由于细沟发育形态变化的随机性、复杂性和瞬时性，很难精确地监测细沟形态的变化过程。

早期受测量技术的限制，对细沟侵蚀中形态变化的研究限于主观描述和借助于钢尺、卡尺等粗略测定细沟的长、宽、深等，这种方法既操作繁琐、耗时，且精度不高。随着三维激光扫描技术在坡面细沟形态研究中的应用，定量描述细沟发育形态的变化，已成为细沟侵蚀过程研究中的前沿，目前运用此技术的研究刚刚起步，在实际研究中大多采用细沟平面密度、平均深度及平均沟宽等指标来描述细沟形态。激光扫描仪的测定精度较高，但测定时间较长，且易于受到植被覆盖等因素的影响，另外，该仪器装置复杂，造价昂贵，体积较大不易携带，不适于野外现场观测，推广难度较大。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种细沟侵蚀形态观测试验装置。

为达到上述目的，技术方案为：

细沟形态变化测定装置，包括冲刷槽、缓流槽、恒压供水箱、水平轨道、步长微电机、红外摄像机、数据处理输出设备；冲刷槽一端安装有缓流槽，缓流槽上方有恒压供水箱；水平轨道与冲刷槽平行，红外摄像机在水平轨道上移动对冲刷槽内坡面细沟形态进行图像采集，红外摄像机的移动由步长微电机控制。

恒压供水箱按设计流量坡面进行冲刷。根据测定精度需求，通过步长微电机控制红外摄像机移动频率，实现地形变化的动态监测。将拍摄内容通过数据线转到数据处理输出设备后，通过图像处理自动获得细沟形态相应的表征系数。

本实用新型结构简单，通过采用红外摄像机，能够测定不同植被覆盖条件下土壤侵蚀细沟形态变化，客服了激光扫描技术的弊端，且减少了试验误差，操作简单，使用方便。测定的结果更能反映冲刷试验中细沟形态变化特征，测试数据准确、精度高，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利做进一步说明。

如图1所示，细沟形态变化测定装置，包括冲刷槽1、缓流槽2、恒压供水箱3、水平轨道8、步长微电机6、红外摄像机7、数据处理输出设备4；恒压供水箱3与冲刷槽1之间由缓流槽2连接，缓流槽2长、宽分别为1m，深度为0.1m。

水平轨道8与冲刷槽1平行，红外摄像机7在水平轨道8上移动对冲刷槽1内坡面细沟形态进行图像采集，红外摄像机7的移动由步长微电机6控制。

恒压供水箱3按设计流量对坡面进行冲刷。根据测定精度需求，通过步长微电机6控制红外摄像机7移动频率，实现地形变化的动态监测。将拍摄内容通过数据线转到数据处理输出设备4后，通过图像处理自动获得细沟形态相应的表征系数。

冲刷槽1长8m，依据为细沟临界坡长，冲刷槽1横向两壁平行标有刻度，便于不同坡点的定位。

该装置可以测定具有植被覆盖的坡面，扩展了该装置的使用范围。冲刷槽1上端与缓流槽2相连，缓流槽2高度与土壤表面平行，缓流槽2末端打磨成刀口状，当层状水流有缓流槽2流入土槽时，防止由于槽底高度的变化所引起的水流流态的变化，进而影响实验结果，操作可靠，减小了试验误差。冲刷槽1与缓流槽2之间安置流速测定仪，显示冲刷土壤的水流速度，操作时可读取流速测定仪的数据，数据准确、操作方便。

冲刷槽1、缓流槽2和恒压供水箱3宽度一致，该装置可调节坡度范围0°-30°。缓流槽2上端连接恒压供水箱3，恒压供水箱3内热水温度为65℃，恒压供水箱3内置温度计。

所述红外摄像机型号为OptrisPI-160(德国Optris股份有限公司)，光学分辨率为160×120像素。