[发明专利]一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统

权利要求书

1.一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：包括入渗及染色示踪模块、图片获取模块、图片处理模块、数据处理模块和优先流测定模块，所述入渗及染色示踪模块用于利用双环入渗仪和染色示踪剂对模拟塌陷区进行入渗试验，获得入渗液面高度和出流液体积，所述图片获取模块用于采集经过染色示踪后的模拟塌陷区裂缝剖面图片，所述图片处理模块用于对模拟塌陷区裂缝剖面图片进行图像处理，绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图，所述数据处理模块用于对图片处理模块绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图进行分析，根据染色结果分析出优先流形式，所述优先流测定模块根据数据处理模块分析出的优先流形式判断出模拟塌陷区裂缝优先流的非平衡特征和复杂分形特征，然后测定出模拟塌陷区裂缝优先流为自然状态塌陷区裂缝优先流还是人类工程下的塌陷区裂缝优先流。

2.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述入渗及染色示踪模块用于利用双环入渗仪和染色示踪剂对模拟塌陷区进行入渗试验时，染色示踪剂采用浓度为4g/l的亮蓝染色剂，入渗试验结束后需要利用塑料布对土壤进行覆盖，并保持塑料布与土壤表面之间存在5cm的间隙用于保证空气自由流动。

3.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述图片获取模块采集模拟塌陷区裂缝剖面图片时，首先将进行入渗试验24小时后的土壤进行开挖剖面，然后利用照相机采集剖面图片，并将剖面图片进行保存。

4.根据权利要求3所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述图片获取模块进行开挖剖面时，需要开挖纵剖面和横剖面，且开挖纵剖面和横剖面时每隔1cm进行一次拍照记录，直至突然的纵剖面和横剖面染色消失。

5.根据权利要求4所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述图片处理模块进行图像处理时，首先对采集的剖面图片进行裁剪校正，然后对剖面图片进行颜色调整，过滤掉未染色部分，只保留染色部分，并将纵剖面和横剖面的染色区域根据不同染色颜色进行进一步分类，划分为深蓝和浅蓝两个等级。

6.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述图片处理模块绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图时，先将剖面图片上的实际染色区域面积换算为整个剖面图片面积的染色百分比，并将入渗液面高度和出流液体积换算为入渗速率、出流速率、累计入渗量和累积出流量，然后根据染色百分比、入渗速率、出流速率、累计入渗量和累积出流量，利用SIgma-Plot10.0软件绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图。

7.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述优先流测定模块根判断模拟塌陷区裂缝优先流的非平衡特征和复杂分形特征时，需要对非平衡特征和复杂分形特征内的裂缝优先流的长度、宽度、深度、节点数、块区数、交叉角分布、块区分散度以及平均弯曲度进行测定。

8.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述优先流测定模块测定土壤的表面裂缝为网状交错分布且具有各向异性的裂缝、裂缝两侧分布多条交错的次、微裂缝、裂缝呈近乎平行分布状态或裂缝呈条带状中的任意两种或两种以上状态，则模拟塌陷区裂缝优先流为自然状态塌陷区裂缝优先流。

9.根据权利要求1所述的一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，其特征在于：所述优先流测定模块测定土壤的表面裂缝为大型单个裂缝且裂缝两侧分布多条呈条带状的小型裂缝或裂缝边缘近于平行分布呈条带状中的任意一种或两种状态，则模拟塌陷区裂缝优先流为人类工程下的塌陷区裂缝优先流。