[发明专利]一种坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法

权利要求书

1.一种坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法，其特征在于，所述动态监测方法包括以下步骤：

a、建立坡面模型：测定坡面模型的土壤容重、前期土壤含水量；将坡面模型由下至上设置多个观测断面；

b、在坡面模型四角各放置一个定位球；在坡面模型测量区域的正上方安装人工模拟降雨器，在人工模拟降雨器的压力管道上安装地形三维激光扫描仪；

c、在坡面模型出口安装流量监测传感器，自动监测支沟流量及含沙量过程，与流量监测传感器系统配套有数据采集器和计算机管理软件，实现流量过程的实时观测；

d、采用间歇性降雨进行试验，从坡面产流开始计时，每进行5～10min连续降雨，暂停1min进行坡面地形扫描；

e、降雨开始前，用地形三维激光扫描仪对测量区域及周围的定位球进行扫描，获得初始地形的点云数据；扫描完成后保持激光扫描仪处于打开状态；

f、降雨过程中，在坡面模型各观测断面处自上而下循环进行坡面水力学参数测量；

所述在坡面模型各观测断面处自上而下循环进行坡面水力学参数测量过程中，其采用流量监测传感器自动采集坡面模型出口流量、含沙量的同时，另一方面进行人工取样观测，每间隔3分钟取10s长时段的样；

所述在坡面模型各观测断面处自上而下循环进行坡面水力学参数测量过程中：采用染色法测量坡面流流速，采用钢尺测量坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况，采用吸耳球法采集坡面径流，通过烘干法计算对应时段的含沙量；

g、降雨暂停时，采用地形三维激光扫描仪对降雨后的地形进行扫描，获得坡面地形的时序演变过程；扫描结束后启动降雨器，开始下一轮降雨；

h、试验结束后，采用地形三维激光扫描仪对最终侵蚀地形进行扫描，获得最终降雨侵蚀地形的点云数据；

i、以定位球为靶标，在ArcGIS中对不同降雨时段下获得的坡面地形点云数据进行叠加，通过对降雨前后地形变化数据的对比分析，确定泥沙的侵蚀、搬运和沉积状况及其空间分布，计算得到坡面侵蚀量及其空间分布特征；

j、从步骤f测量的数据中选取与坡面地形测量时间同步的坡面水力学参数，得到这一坡面地形下相对应的坡面水力学参数分布，由此得到与坡面地形演变过程相对应的水力学参数时序变化过程。

2.根据权利要求1所述的坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法，其特征在于：在坡面模型出口还设置一个三角集流槽。

3.根据权利要求1所述的坡面地形演变与水蚀过程耦合的动态监测方法，其特征在于：步骤a中在坡面模型由下至上设置3～5个观测断面，每间隔1m设置一个观测断面。