一种用于测定边坡表层流量关系的模型及方法与流程

本发明涉及边坡工程测试设备技术领域，特别涉及一种用于测定边坡表层流量关系的模型及方法。

背景技术

边坡失稳破坏作为全球主要自然灾害之一，严重影响着我国人民的生命财产安全和社会经济的发展。边坡失稳破坏研究一直是灾害领域的研究重点，而雨水入渗是造成边坡不稳定性的主要因素之一，开展边坡表层流量关系下的边坡变形、破坏机理和稳定性的模型试验研究具有十分重要的理论意义和实际工程价值。

目前对边坡表层流量关系研究较少，实验方法和设备较为缺乏，边坡含水率缺少随时间的效应关系，且没有分析降雨过程中坡面表层径渗流的给配关系与含水量之间的关系，缺乏对降雨总量、时间、径渗流以及含水量变化等多参数的联合分析，实验操作复杂，获取数据速度慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的目前对边坡表层流量关系研究较少，实验方法和设备较为缺乏，边坡含水率缺少随时间的效应关系，且没有分析降雨过程中坡面表层径渗流的给配关系与含水量之间的关系，缺乏对降雨总量、时间、径渗流以及含水量变化等多参数的联合分析，实验操作复杂，获取数据速度慢的上述不足，提供一种用于测定边坡表层流量关系的模型及方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于测定边坡表层流量关系的模型，包括：

降雨系统，包括输水装置、降雨装置和支架，所述降雨装置设置在所述支架上，所述支架能够调节所述降雨装置位置，所述降雨装置连通所述输水装置；

边坡系统，包括边坡模型，所述边坡模型的一端设有角度调节部件，所述角度调节部件用于调节所述边坡模型的角度，所述角度调节部件可滑动连接于所述支架，所述边坡模型的底板上设有若干个通孔，连接所述角度调节部件的所述边坡模型的一端相较另一端高；

径流监测系统，包括径流量收集部件和径流量观测部件，所述径流量收集部件连接所述径流量观测部件，所述径流量观测部件连接于所述边坡模型较低的一端，所述径流量观测部件用于观测实时径流量大小，所述径流量收集部件用于收集并观测径流量总量。

采用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的模型，可调节降雨装置沿边坡模型等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，利用径流量观测部件观测实时径流量大小，径流量收集部件收集并观测径流量总量，根据降雨装置的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该模型结构简单，实验效率高，观测方便。

优选地，所述降雨装置包括调压组件和若干个喷头，所有所述喷头连通所述调压组件，所述调压组件连通所述输水装置。

采用这种结构设置，可用调压组件调定需要的恒水压，便于计算降雨装置喷淋的总水量，采用若干个喷头可分布式降水，使边坡模型接收到的降水均匀。

优选地，所有所述喷头均匀设置在所述支架上。

优选地，所述输水装置包括输水管路和回流管路，所述输水管路连接所述调压组件，所述回流管路的一端连接于所述输水管路上。

优选地，所述支架包括竖杆和横杆，所述横杆转动连接于所述竖杆，所有所述喷头设置在所述横杆上，所述角度调节部件可滑动连接于所述竖杆。

优选地，所述径流量收集部件包括长方体集水箱，所述集水箱的四壁为透明结构件，所述集水箱外壁设有刻度尺。

优选地，所述集水箱的四壁为玻璃结构件或者亚克力结构件。

优选地，所述径流量观测部件包括三角堰堰板，所述三角堰堰板顶部设有三角形凹槽，所述三角形凹槽的横截面为等腰直角三角形，且所述等腰直角三角形的斜边水平设置。

利用q＝0.01343h^2.47公式，只需观测三角形凹槽中水位的高度h即可得出水流总量，便于实时监测径流量的变化。

优选地，所述径流量观测部件还包括传感器，所述传感器用于监测所述三角堰堰板中径流量的水位高度。

本发明还提供了一种用于测定边坡表层流量关系的方法，应用如以上任一项所述的用于测定边坡表层流量关系的模型，该测定方法包括以下步骤：

a、调节支架使降雨装置的喷淋面平行边坡模型的坡面；

b、启动输水装置，向所述降雨装置输送压力水；

c、压力水由所述降雨装置喷出，降雨强度大于所述边坡模型坡面下渗速率时，所述边坡模型坡面产生径流量，流向所述边坡模型的一端；

d、径流量水通过径流量观测部件，计算出径流量的实时流量大小，然后被径流量收集部件收集，得出径流总量。

采用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的方法，可调节降雨装置沿边坡模型等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，利用径流量观测部件观测实时径流量大小，径流量收集部件收集并观测径流量总量，根据降雨装置的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该方法步骤简单，实验效率高，观测方便。

优选地，执行所述步骤a前，调节所述边坡模型一端的角度调节部件在所述支架上的位置以及所述角度调节部件本身的俯仰角度，使得所述边坡模型的坡面角度调节到实验需要的角度位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、运用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的模型，可调节降雨装置沿边坡模型等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，利用径流量观测部件观测实时径流量大小，径流量收集部件收集并观测径流量总量，根据降雨装置的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该模型结构简单，实验效率高，观测方便；

2、运用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的模型，所述降雨装置包括调压组件和若干个喷头，所有所述喷头连通所述调压组件，所述调压组件连通所述输水装置，采用这种结构设置，可用调压组件调定需要的恒水压，便于计算降雨装置喷淋的总水量，采用若干个喷头可分布式降水，使边坡模型接收到的降水均匀；

3、运用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的方法，可调节降雨装置沿边坡模型等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，利用径流量观测部件观测实时径流量大小，径流量收集部件收集并观测径流量总量，根据降雨装置的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该方法步骤简单，实验效率高，观测方便。

附图说明

图1为实施例1中所述用于测定边坡表层流量关系的模型的结构示意图；

图2为实施例1中所述边坡模型的俯视结构示意图；

图3为实施例1中所述径流量观测部件的横截面示意图。

图中标记：1-降雨系统，11-输水装置，12-降雨装置，13-支架，14-调压组件，15-喷头，16-竖杆，17-横杆，18-输水管路，19-回流管路，2-边坡系统，21-边坡模型，22-角度调节部件，3-径流监测系统，31-径流量收集部件，32-径流量观测部件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-3所示，本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的模型，包括：

降雨系统1，包括输水装置11、降雨装置12和支架13，所述降雨装置12包括调压组件14和若干个喷头15，所有所述喷头15连通所述调压组件14，所述输水装置11包括输水管路18和回流管路19，所述输水管路18连接所述调压组件14，所述回流管路19的一端连接于所述输水管路18上，所述支架13包括竖杆16和横杆17，所述横杆17转动连接于所述竖杆16，所有所述喷头15均匀设置在所述横杆17上；

边坡系统2，包括边坡模型21，所述边坡模型21的一端设有角度调节部件22，所述角度调节部件22用于调节所述边坡模型21的角度，所述角度调节部件22可滑动连接于所述支架13，所述边坡模型21的底板上设有若干个通孔，连接所述角度调节部件22的所述边坡模型21的一端相较另一端高，所述角度调节部件22可滑动连接于所述竖杆16；

径流监测系统3，包括径流量收集部件31和径流量观测部件32，所述径流量收集部件31连接所述径流量观测部件32，所述径流量观测部件32连接于所述边坡模型21较低的一端，所述径流量观测部件32用于观测实时径流量大小，所述径流量观测部件32包括三角堰堰板和传感器，所述三角堰堰板顶部设有三角形凹槽，所述三角形凹槽的横截面为等腰直角三角形，且所述等腰直角三角形的斜边水平设置，所述传感器用于监测所述三角堰堰板中径流量的水位高度，所述径流量收集部件31用于收集并观测径流量总量，所述径流量收集部件31包括长方体集水箱，所述集水箱的四壁为玻璃结构件，所述集水箱外壁设有刻度尺。

运用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的模型，可调节降雨装置12沿边坡模型21等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，可用调压组件14调定需要的恒水压，便于计算降雨装置12喷淋的总水量，采用若干个喷头15可分布式降水，使边坡模型21接收到的降水均匀，利用径流量观测部件32观测实时径流量大小，径流量收集部件31收集并观测径流量总量，根据降雨装置12的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件32观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该模型结构简单，实验效率高，观测方便。

实施例2

本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的方法，应用如实施例1所述的用于测定边坡表层流量关系的模型，该测定方法包括以下步骤：

a、调节边坡模型21一端的角度调节部件22在竖杆16上的位置以及所述角度调节部件22本身的俯仰角度，使得所述边坡模型21的坡面角度调节到实验需要的角度位置；

b、调节横杆17相对所述竖杆16转动，使所有喷头15所在的喷淋面平行边坡模型21的坡面；

c、启动输水装置11，调节调压组件14，向所述降雨装置12输送恒压水；

d、压力水由所有所述喷头15喷出，降雨强度大于所述边坡模型21坡面下渗速率时，所述边坡模型21坡面产生径流量，流向所述边坡模型21的一端；

e、径流量水通过三角堰堰板，计算出径流量的实时流量大小，然后被长方体集水箱收集，得出径流总量；

f、根据降雨装置12的喷淋总水量和径流量收集部件31收集的径流总量计算出实验径渗流量的关系。

运用本发明所述的一种用于测定边坡表层流量关系的方法，可调节降雨装置12沿边坡模型21等高设置，解决高度不均导致的降雨强度不均，利用径流量观测部件32观测实时径流量大小，径流量收集部件31收集并观测径流量总量，根据降雨装置12的喷淋总水量和径流量可以直接计算出实验径渗流量的关系，结合径流量观测部件32观测的时间效应和边坡含水量的变化情况，探究边坡在降雨条件下的径渗流关系与坡体含水量的变化规律，进而可以为边坡稳定性的动态分析和边坡防护提供相关参数，从而能够对降雨条件下坡体含水量变化提供科学的动态设计依据，该方法步骤简单，实验效率高，观测方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。