一种固沟保塬工程措施模拟装置及其模拟方法与应用与流程

技术特征：

1.一种固沟保塬工程措施模拟装置，其特征在于：包括用于放置黄土侵蚀沟模型(2)的坡面板，坡面板安装在折叠支架(7)上，折叠支架(7)由坡面板安装支架(7-1)、底座支架(7-2)、调节螺杆(7-3)组成，坡面板安装支架(7-1)与底座支架(7-2)的一端铰接，坡面板安装支架(7-1)与底座支架(7-2)的另一端之间安装调节螺杆(7-3)，坡面板安装支架(7-1)通过螺纹接头能够沿调节螺杆(7-3)上下活动；所述黄土侵蚀沟模型(2)的上方设置有人工降雨装置(3)，坡面板的底端布置有泥沙收集箱(1)；在坡面板的板面上设置有传感器以及用于将传感器检测到的数据传输至外部传感器数据采集器(6-4)的数据线(6-5)；

所述坡面板的板面上连续开设有凹槽，凹槽衔接处形成用于增大黄土侵蚀沟模型(2)附着力的摩擦条纹(6-3)；所述黄土侵蚀沟模型(2)两侧的坡面板上设置有挡板(8)。

2.根据权利要求1所述的固沟保塬工程措施模拟装置，其特征在于：所述黄土侵蚀沟模型(2)顶部与底部两侧的坡面板外部连接集雨器(6-2)。

3.根据权利要求1所述的固沟保塬工程措施模拟装置，其特征在于：所述坡面板安装支架(7-1)与底座支架(7-2)的中部分别加工有各自的折叠处(6-1)。

4.根据权利要求1所述的固沟保塬工程措施模拟装置，其特征在于：人工降雨装置(3)包括通过水管与供水箱(5)连接的花洒，供水箱(5)内设有用于向水管输水的抽水泵(4)。

5.一种基于权利要求1-4中任意一条权利要求所述固沟保塬工程措施模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，取两套模拟装置分别在坡面板上制作黄土侵蚀沟模型(2)，其中一套模拟工程措施，另一套不使用任何工程措施作为对照，记录模型的尺寸参数并计算塬面积及沟道参数；然后，通过坡面板安装支架(7-1)调节坡面板的倾角；最后，通过人工降雨装置(3)同时定量的对两套黄土侵蚀沟模型(2)均匀降雨，观测沟道冲刷情况，通过传感器数据采集器(6-4)读取传感器数据，对比塬面积及沟道参数的变化。

6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，模拟坡改梯工程措施的具体方法如下：

首先在两套模拟装置的坡面板上堆积高h＝300mm、宽b＝1000mm、长l＝150mm的黄土侵蚀沟形状，沟道居中，分割黄土塬，底坡面角度θ为15°，沟长初始定为L＝1000mm，塬面积为S＝bl-0.5lL＝1.2m，沟尾深度为H＝50tanθ＝134mm，在沟道上等间距监测5个点，记为a、b、c、d、e；测量出各点沟道深度且在沟道里埋设土壤湿度传感器；然后在模拟坡改梯工程措施的坡面上修建梯田，垂直等间距20mm修建一道梯田，梯田宽度b＝2/tanθ＝74.6mm，夯实田坎并修建好梯田间的排水沟道，另一套作对比的作用，不修建任何工程措施；最后使用人工降雨装置(3)同时给两套模拟装置进行人工降雨，间隔相同时间记录两试验台上沟道的下切深度、沟床冲刷宽度以及沟头前进情况，在塬区发生崩塌滑移等明显物理变化时，观测沟道冲刷情况，记录该时段量筒内降雨量、沟道深度、宽度、沟头前进长度、塬面面积，读取土壤湿度传感器数据；根据记录的数据及降雨条件下黄土塬物理形态的改变，得到底坡面角度θ为15°时，有坡改梯工程措施及没有该工程措施情况下，塬面面积的变化及沟头的前进长度、沟道的冲刷状况变化；在底坡面角度θ为15°时的条件下，对比两套模拟装置收集到的沟头溯源侵蚀量数据，实现有无坡改梯工程措施效果的对比分析；改变底坡面角度θ，再以25°、35°、45°进行试验，分别试验不同坡角下，有坡改梯工程措施及没有该工程措施情况下塬面面积的变化及沟头的前进长度、沟道的冲刷状况变化，记录数据进行定量对比分析。

7.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，模拟沟头填埋工程措施的方法如下：

首先在两套模拟装置底板上堆积高h＝300mm、宽b＝1000mm、长l＝150mm的黄土侵蚀沟形状，沟道居中，分割黄土塬，底坡面角度θ为15°，沟长初始定为L＝1000mm，塬面积为S＝bl-0.5lL＝1m2，沟尾深度为H＝50tanθ＝134mm，在沟道上等间距监测5个点，记为a、b、c、d、e；测量出各点沟道深度，在沟道里埋设土壤湿度传感器；然后在模拟沟头回填工程措施的沟头回填土体，将沟长度控制在900mm，将排水管道铺设结束后，进行整体回填，回填当中应采用分层夯实，回填面形成30°～40°的坡面，防止坡体自行崩塌；最后使用人工降雨装置(3)同时给两套模拟装置进行人工降雨，间隔相同时间记录两试验台上沟道的下切深度、沟床冲刷宽度以及沟头前进情况，在塬区发生明显物理变化时，观测沟道冲刷情况，记录该时段量筒内降雨量、沟道深度、宽度、沟头前进长度、塬面面积，读取土壤湿度传感器数据；根据记录的数据及降雨条件下黄土塬物理形态的改变，得到底坡面角度θ为15°时，有沟头回填工程措施及没有该工程措施情况下，沟头的前进长度、沟道的冲刷状况等物理形态变化；在坡面角度θ为15°条件下，对比两套模拟装置收集到的沟头溯源侵蚀量数据，实现有无沟头回填工程措施效果的对比分析；改变底坡面角度θ，再以25°、35°、45°进行试验，分别试验不同坡角下，有坡改梯工程措施以及没有该工程措施情况下，塬面面积的变化及沟头的前进长度、沟道的冲刷状况变化，记录数据进行定量对比分析。

8.一种如权利要求5所述模拟方法在淤地坝、修建蓄水池工程措施模拟中的应用。