CN105887753A - 泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法，利用透明模型槽和其内设置的变坡滑道和流速计，配合设置在其外部的泥石流蓄存箱和蓄水箱，模拟泥石流对变坡河道的冲击，并利用数据采集设备对泥石流冲击时的水位以及水波特性进行瞬时记录。该装置针对垂向流体两层流运动特征，考虑黏性泥石流与水石流的情况以及变坡坡道的影响，解决常规泥石流运动模拟试验装置中无法进行水下两层流运动模拟、无法观测泥石流冲击入河道时的水下扩散规律，以及水面的波形变化特征的技术问题，能够方便直接观测泥石流灾害水下扩散特征和河道水面波形的变化规律。

Description

泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法

技术领域

本发明涉及泥石流灾害研究领域，尤其涉及一种泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法，用于模拟泥石流冲击河道时与水流相互作用，能够模拟泥流、水石流等多种形态的泥石流，并可扩展至其他两层流。

背景技术

自然灾害研究领域，泥石流对河道的冲击是一种常见的山区自然灾害之一，它对河工建筑和河床形态、河道内水波形态等均有较大的影响；泥石流在河道冲击过程中与河道水流相互作用关系是河流动力学基础研究、河床形态研究、防灾减灾工程施工设计等的重要基础和核心要素。泥石流冲击山区变坡河道瞬时模拟试验是了解与掌握泥石流灾害对山区河道影响及其破坏力递变规律的最有效、且最重要的手段之一。因此，寻求一种可视化的泥石流冲击山区变坡河道瞬时模拟试验装置，是工程技术人员努力追求的方向，也是对泥石流灾害水下扩散规律和对水域破坏力研究的必要条件。

目前常规的泥石流运动试验装置仅针对其在地面的运动特征及堆积规律，尚未有针对水下两层流运动研究的试验装置，无法对泥石流冲击河道后水面波形的变化特征、泥石流水底的扩散规律进行试验分析。因此，本技术方案拟设计垂向变坡滑道和透明模型槽，并使透明模型槽内保持水体流动，可以模拟泥石流冲击垂直流体时的运动特征，并利用粒子图像测速仪、高速摄像机、自动数码相机、以及流速计等记录和观测波形、流速等特征；同时，采用透明的试验材料，可对泥石流灾害水下扩散规律进行可视化的观测。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验方法，考虑黏性泥石流与水石流的情况、以及变坡坡道影响的垂向流体两层流运动，使得泥石流冲击变坡河道能够被可视化模拟，便于观测泥石流灾害水下扩散特征和河道水面波形的变化规律。

发明内容：为了达到上述目的，解决常规泥石流运动模拟试验装置中，无法进行水下两层流运动模拟、无法观测泥石流冲击入河道时的水下扩散规律，以及水面的波形变化特征的技术问题，本发明提供的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，包括：透明模型槽、蓄水箱和泥石流蓄存箱；所述透明模型槽的内部设置有变坡滑道和若干个流速计，所述流速计的中心与变坡滑道的中心位于同一直线上，所述透明模型槽的外部还设置有数据采集设备；在所述透明模型槽的一个侧面上设置有若干个入水口，在与该侧面相对的侧面上设置有出水口；所述入水口和出水口分别连接所述蓄水箱的出水口和进水口；所述泥石流蓄存箱的泥石流蓄存箱出口与所述变坡滑道相连通。

其中，所述变坡滑道上设置有阀门，所述阀门将所述变坡滑道分为泥石流蓄存区和滑动坡道区，所述泥石流蓄存区在阀门闭合时为封闭腔体；所述滑动坡道区以透明模型槽的顶部所在的水平面为区分点，透明模型槽顶部以下的变坡滑道设置有变坡转轴。

进一步地，所述变坡滑道的滑动坡道区顶部开口，且位于所述透明模型槽的顶部与阀门之间的滑道有侧壁，位于透明模型槽顶部以下部分的滑道无侧壁。

其中，所述透明模型槽采用长方体结构，所述数据采集设备包括：位于所述透明模型槽宽侧面外部的粒子图像测速仪，用于实时捕捉泥石流冲击水面后的速度特征及水面波形的纵向扩散速度、波长和振幅；位于所述透明模型槽窄侧面外部的自动数码相机，用于记录泥石流冲击水面后透明模型槽内的水位特征；以及，位于透明模型槽上方的高速摄像机，用于记录泥石流冲击水面后水面波形的横向扩散特征。

为了确保提供一个流速均匀的流场，所述透明模型槽的宽度为100cm～140cm、长度为250cm～350cm、高度为30cm～50cm、壁厚为1cm～2cm，所述入水口和出水口为7～10个。

其中，所述泥石流蓄存箱中存储的泥石流模拟材料可以为水石流，采用直径范围为2mm～10mm的球形玻璃颗粒作为固体颗粒，并采用水作为液体；也可以采用黏性泥石流，选用直径范围为2mm～10mm的球形玻璃颗粒作为固体颗粒，并采用浓度为2.0％～3.0％的聚酯乙烯作为液体。

另外，本发明还公开了一种利用上述泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置进行模拟试验的方法，包括以下步骤：

(1)根据预设的试验制备泥石流模拟材料；

(2)调整所述变坡滑道的变坡转轴使其达到预设的变坡角度并固定，关闭所述变坡滑道的阀门；

(3)将所述流速计清零；

(4)调整所述数据采集设备的镜头方向和高度，所述数据采集设备包括粒子图像测速仪、自动数码相机以及高速摄像机；

(5)将步骤(1)中制备好的泥石流模拟材料置入所述泥石流蓄存箱中，打开设置在泥石流蓄存箱出口的阀门，将所述泥石流材料引入所述变坡滑道的泥石流蓄存区，使其达到预设水位；

(6)在所述蓄水箱内加满水，打开模型槽入水口处的阀门，当模型槽内达到预设水位时，打开模型槽出水口处的阀门，使模型槽内水位保持不变；

(7)打开粒子图像测速仪、高速摄像机和自动数码相机，打开所述变坡滑道的阀门，当泥石流接触到水面时，开启粒子图像测速仪和高速摄像机的快速捕捉模式；

(8)基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析获得泥石流冲击变坡河道时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征；

(9)试验结束后，粒子图像测速仪、高速摄像机、流速计和自动数码相机，关闭模型槽入水口处的阀门，清洗所述模型槽和变坡滑道，并将模型槽内水全部排出至蓄水箱后，关闭模型槽出水口处的阀门；将蓄水箱中水排出、清洗蓄水箱，并在蓄水箱中重新加入干净的水；

(10)重复上述步骤(1)至(9)直至完成所有预设的试验。

有益效果：本发明中的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及利用其进行模拟试验的方法利用透明模型槽和其内设置的变坡滑道和流速计，配合设置在其外部的泥石流蓄存箱和蓄水箱，模拟泥石流对变坡河道的冲击，并利用透明模型槽上方悬挂高速摄像机、正面设置粒子图像测速仪、侧面设置自动数码相机，对泥石流冲击的各侧面进行瞬时图像信息记录，该装置针对垂向流体两层流运动特征，考虑了黏性泥石流和水石流情况、多变坡坡道因素，使得泥石流冲击变坡河道变得可视化，为分析泥石流灾害水下扩散特征和河道水面波形的变化规律奠定了基础；对研究泥石流灾害对河道的冲击力和破坏力，及指导相关防灾减灾工程设计具有重要的参考价值。同时，试验装置操作简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明中泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置的结构示意图；

图2是本发明中透明模型槽及其内部结构的俯视图；

其中，1 为透明模型槽，2 为变坡滑道，3 为透明模型槽入水口，4 为透明模型槽出水口，5 为流速计，6 为水泵，7 为蓄水箱，8 为泥石流蓄存箱，9 为泥石流蓄存箱出口，10 为钢丝绳，11 粒子图像测速仪，12 为阀门，13 为自动数码相机，14 为高速摄像机，15 为变坡滑道转轴。

具体实施方式

以下结合附图详细叙述本发明专利的具体实施方式。本发明专利的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。

实施例1：

图1中，本发明的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，包括：透明模型槽1、蓄水箱7和泥石流蓄存箱8；透明模型槽1采用下部密封、上部开口的长方体结构，在透明模型槽1的内部设置有变坡滑道2和若干个流速计5，流速计5的中心与变坡滑道2的中心位于同一直线上；在透明模型槽1的一个侧面上设置有若干个入水口3，在与该侧面相对的侧面上设置有相同数目的出水口4(图中未示出)，以保证透明模型槽1内各截面水流流速均匀；蓄水箱7采用不锈钢或铝材料，并采用下部密封、上部开口的长方体结构，其相对的两个侧面底部各设置一个进/出水口，入水口3由管道联通后通过水泵6连接蓄水箱7的出水口，出水口4由管道联通后通过水泵6连接蓄水箱7的进水口(图中未示出)；泥石流蓄存箱8通过钢丝绳10固定在透明模型槽1的上方，在泥石流蓄存箱8的底部设置有泥石流蓄存箱出口9；该泥石流蓄存箱出口9与变坡滑道2相连通。该泥石流冲击变坡河道模拟试验装置还包括：粒子图像测速仪11、自动数码相机13、高速摄像机14，粒子图像测速仪11位于透明模型槽1宽侧面外部，与透明模型槽1的预设水位同高，用于实时捕捉泥石流冲击水面后的速度特征，及水面波形的纵向扩散速度、波长和振幅；高速摄像机14位于透明模型槽1的上方，用于记录泥石流冲击水面后，水面波形的横向扩散特征；自动数码相机13位于透明模型槽1窄侧面外部，与透明模型槽1的预设水位同高，记录泥石流冲击水面后，透明模型槽内水位特征。上述粒子图像测速仪11、自动数码相机13、高速摄像机14可以采用具有相同功能的数据采集设备。

本实施例中上述透明模型槽1的宽度为100cm，长度为300cm，高度为40cm，壁厚为1cm，两侧的入水口3和出水口4的个数为9个，但相应数值不限于此，宽度可以为100cm～140cm、长度为250cm～350cm、高度为30cm～50cm、壁厚为1cm～2cm，入水口3和出水口4设置为7～10个，可以确保提供一个流速均匀的流场。

上述泥石流蓄存箱8，其材料可以选用不锈钢或铝，下部密封、上部开口的长方体，宽度为80cm～120cm、长度为80cm～120cm、高度为80cm～120cm。

上述管道可以选用PVC管或管，直径为5cm～8cm，长度根据试验需要确定。

如图2所示，变坡滑道2可以采用为PVC材料或木材，在变坡滑道2上设置有阀门12，本实施例中的变坡滑道2包括三段，第一段和第二段以阀门12为区分点，第二段和第三段以透明模型槽1的顶部所在的水平面为区分点，阀门12设置在距离水槽顶部30cm～40cm的范围内，阀门12以上称为泥石流蓄存区，即变坡滑道2的第一段，以下称为滑动坡道区，即变坡滑道2的第二段和第三段；泥石流蓄存区，亦即第一段，该段的变坡滑道2有侧壁，且其顶部封口，形成泥石流蓄存腔体；透明模型槽1的顶部以上、阀门12以下的部分，即第二段，该段的变坡滑道2有侧壁，且其顶部开口；透明模型槽1以内部分，即第三段，该段的变坡滑道2无侧壁；本实施中，变坡滑道2的宽度为30cm，侧壁高度为20cm，侧壁部分长度(即第一段和第二段总长)为150cm，无侧壁部分长度为60cm，壁厚为1cm，但相应数值不限于此，宽度可以为20cm～40cm，侧壁高度为15cm～30cm，有侧壁部分长度为100cm～200cm，无侧壁部分长度为50cm～80cm，壁厚为1cm～2cm，变坡滑道2到透明模型槽1的两个宽侧壁之间的距离应不低于35cm。

在变坡滑道2的无侧壁部分，即第三段，设置有1个变坡转轴15，可对无侧壁部分坡度进行调整，角度变化范围为0°～60°，当然也可以根据试验需要，设置多个变坡转轴15，进行多个角度坡度的模拟。

实施例2：

本实施例中，利用实施例1中的泥石流冲击变坡河道模拟试验装置完成河岸坡度对泥石流冲击山区河道后水下堆积影响的模拟试验。

(1)制备泥石流模拟材料。

本实施例中涉及两种形式的泥石流，一种为水石流，一种为粘性泥石流，两种形式的泥石流模拟材料均包括固体颗粒和液体，区别主要在液体性质的不同。固体颗粒的制备：

以透明模型槽1的形状和尺寸为依据，结合泥石流中固体物质实际比例缩放，预制密度为800kg/m³～5000kg/m³，直径范围为2mm～10mm的球形颗粒，选定1～3种透明玻璃颗粒作为模拟泥石流中的固体颗粒；

与不同性质的液体混合形成不同形式的泥石流：

1)水石流：液体采用水，将固体颗粒与水混合形成水石流；

2)黏性泥石流：液体采用浓度为2.0％～3.0％的聚酯乙烯(Carbopol)，或1:4～1:10比例用水勾兑的护肤品芦荟胶形成黏性泥石流。

(2)改变变坡滑道2第三段的两节坡度，并获取相关参数。

1)按照预先设定的试验角度调整变坡滑道转轴15，设置变坡滑道2第三段中上、下两节的坡度；本实施例中两节坡度采用五组角度来模拟泥石流对河道的影响，分别为：(60°、30°)、(55°、35°)、(50°、40°)、(45°、35°)、(40°、40°)；

2)利用流速计5、粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14获取对应的泥石流参数。具体操作为：

a、初始化流速计5，使其计数清零；

b、调整粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14的镜头方向和高度，使得镜头垂直于变坡滑道2，高度为透明模型槽1内预设水位的高度；

c、将预制好的泥石流模拟材料置入房顶悬挂的泥石流蓄存箱8中，打开泥石流蓄存箱8阀门，将试验所需的泥石流材料引入变坡滑道2的泥石流蓄存区，使其达到预设水位；在蓄水箱7内加满水，打开透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6，当透明模型槽1内达到预设水位时，打开透明模型槽1出水口4阀门及水泵6，使透明模型槽1内水位保持不变。打开粒子图像测速仪11、高速摄像机14和自动数码相机13，打开变坡滑道2上的阀门12，当泥石流接触到水面时，开启粒子图像测速仪11和高速摄像机14的快速捕捉模式。试验结束后，关闭粒子图像测速仪11、高速摄像机14、流速计5和自动数码相机13，关闭透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6的开关，清洗透明模型槽1和变坡滑道2，并将透明模型槽1内水全部排出至水箱后，关闭透明模型槽1上出水口4处的阀门及水泵6的开关；将水箱中水排出、清洗水箱，并在水箱中重新加入干净的水，开展下一组试验。

(3)基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析，获得泥石流冲击变坡河道时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征。

实施例3：

本实施例中，利用实施例1中的泥石流冲击变坡河道模拟试验装置完成泥石流质量对冲击变坡河道后水面波形影响的模拟试验。

(1)制备泥石流模拟材料。

本实施例中该步骤同实施例2，区别在于，实施例2中各组试验中泥石流模拟材料的重量是不变的，而本实施例中分十三组试验，泥石流的重量分别为：300g、400g、500g、600g、700g、800g、900g、1000g、1100g、1200g、1300g、1400g和1500g。

(2)针对步骤(1)中不同模拟泥石流的质量进行模拟试验，并获取相关参数。

1)按照预先设定的试验角度调整变坡滑道转轴15，设置变坡滑道2第三段中上、下两节的坡度，本实施例中两节坡度分别为：60°、30°。

2)利用流速计5、粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14获取对应的泥石流参数。具体操作为：

a、初始化流速计5，使其计数清零；

b、调整粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14的镜头方向和高度，使得镜头垂直于变坡滑道2，高度为透明模型槽1内预设水位的高度；

c、将预制好的泥石流模拟材料置入房顶悬挂的泥石流蓄存箱8中，打开泥石流蓄存箱8阀门，将试验所需的泥石流材料引入变坡滑道2的泥石流蓄存区，使其达到预设水位。在蓄水箱7内加满水，打开透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6，当透明模型槽1内达到预设水位时，打开透明模型槽1出水口4阀门及水泵6，使透明模型槽1内水位保持不变。打开粒子图像测速仪11、高速摄像机14和自动数码相机13，打开变坡滑道2上的阀门12，当泥石流接触到水面时，开启粒子图像测速仪11和高速摄像机14的快速捕捉模式。试验结束后，关闭粒子图像测速仪11、高速摄像机14、流速计5和自动数码相机13，关闭透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6的开关，清洗透明模型槽1和变坡滑道2，并将透明模型槽1内水全部排出至水箱后，关闭透明模型槽1上出水口4处的阀门及水泵6的开关；将水箱中水排出、清洗水箱，并在水箱中重新加入干净的水，开展下一组试验。

(3)基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析，获得泥石流冲击变坡河道时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征。

实施例4：

本实施例中，利用实施例1中的泥石流冲击变坡河道模拟试验装置完成水石流瞬时冲击变坡河道的模拟试验。

(1)制备泥石流模拟材料。

该步骤和实施例1步骤(1)相同，区别在于，本实施例中的泥石流仅采用水石流，固体颗粒选择密度为3000kg/m³、直径分别为2mm、4mm、6mm的固体颗粒，各粒径比例为1:1:1；液体为水。

(2)利用步骤(1)中的泥石流模拟材料进行模拟试验，并获取相关参数。

1)按照预先设定的试验角度调整变坡滑道转轴15，设置变坡滑道2第三段中上、下两节的坡度，本实施例中两节坡度分别为：60°、30°。

2)利用流速计5、粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14获取对应的泥石流参数。具体操作为：

a、初始化流速计5，使其计数清零；

b、调整粒子图像测速仪11、自动数码相机13和高速摄像机14的镜头方向和高度，使得镜头垂直于变坡滑道2，高度为透明模型槽1内预设水位的高度；

c、将预制好的泥石流模拟材料置入房顶悬挂的泥石流蓄存箱8中，打开泥石流蓄存箱8阀门，将试验所需的泥石流材料引入变坡滑道2的泥石流蓄存区，使其达到预设水位。在蓄水箱7内加满水，打开透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6，当透明模型槽1内达到预设水位时，打开透明模型槽1出水口4阀门及水泵6，使透明模型槽1内水位保持不变。打开粒子图像测速仪11、高速摄像机14和自动数码相机13，打开变坡滑道2上的阀门12，当泥石流接触到水面时，开启粒子图像测速仪11和高速摄像机14的快速捕捉模式。试验结束后，关闭粒子图像测速仪11、高速摄像机14、流速计5和自动数码相机13，关闭透明模型槽1上入水口3处的阀门及水泵6的开关，清洗透明模型槽1和变坡滑道2，并将透明模型槽1内水全部排出至水箱后，关闭透明模型槽1上出水口4处的阀门及水泵6的开关；将水箱中水排出、清洗水箱，并在水箱中重新加入干净的水，开展下一组试验。

(3)基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析，获得泥石流冲击变坡河道时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，该装置包括：透明模型槽（1）、蓄水箱（7）和泥石流蓄存箱（8）；所述透明模型槽（1）的内部设置有变坡滑道（2）和若干个流速计（5），所述流速计（5）的中心与变坡滑道（2）的中心位于同一直线上，所述透明模型槽（1）的外部还设置有数据采集设备；在所述透明模型槽（1）的一个侧面上设置有若干个入水口（3），在与该侧面相对的侧面上设置有出水口（4）；所述入水口（3）和出水口（4）分别连接所述蓄水箱（7）的出水口和进水口；所述泥石流蓄存箱（8）的泥石流蓄存箱出口（9）与所述变坡滑道（2）相连通。

2.根据权利要求1所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述变坡滑道（2）上设置有阀门（12），所述阀门（12）将所述变坡滑道（2）分为泥石流蓄存区和滑动坡道区，所述泥石流蓄存区在阀门（12）闭合时为封闭腔体；所述滑动坡道区以透明模型槽（1）的顶部所在的水平面为区分点，透明模型槽（1）顶部以下的变坡滑道（2）设置有变坡转轴（15）。

3.根据权利要求2所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述变坡滑道（2）的滑动坡道区顶部开口，且位于所述透明模型槽（1）的顶部与阀门（12）之间的滑道有侧壁，位于透明模型槽（1）顶部以下部分的滑道无侧壁。

4.根据权利要求2所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述透明模型槽（1）采用长方体结构，所述数据采集设备包括：位于所述透明模型槽（1）宽侧面外部的粒子图像测速仪（11），用于实时捕捉泥石流冲击水面后的速度特征及水面波形的纵向扩散速度、波长和振幅；位于所述透明模型槽（1）窄侧面外部的自动数码相机（13），用于记录泥石流冲击水面后透明模型槽（1）内的水位特征；以及，位于透明模型槽（1）上方的高速摄像机（14），用于记录泥石流冲击水面后水面波形的横向扩散特征。

5. 根据权利要求4所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述透明模型槽（1）的宽度为100cm～140cm、长度为250cm～350cm、高度为30cm～50cm、壁厚为1cm～2cm，所述入水口（3）和出水口（4）为 7～10个。

6.根据权利要求5所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述阀门（12）设置在距离水槽顶部30cm～40cm。

7.根据权利要求5所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述变坡滑道（2）的边界距离所述透明模型槽（1）的任意宽侧壁不低于35cm。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述泥石流蓄存箱（8）中存储的泥石流模拟材料包括直径范围为2mm～10mm的球形玻璃颗粒和水。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述泥石流蓄存箱（8）中存储的泥石流模拟材料包括直径范围为2mm～10mm的球形玻璃颗粒和浓度为2.0%～3.0%的聚酯乙烯。

10.一种利用权利要求1所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置进行模拟试验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）根据预设的试验制备泥石流模拟材料；

（2）调整所述变坡滑道的变坡转轴使其达到预设的变坡角度并固定，关闭所述变坡滑道的阀门；

（3）将所述流速计清零；

（4）调整所述数据采集设备的镜头方向和高度，所述数据采集设备包括粒子图像测速仪、自动数码相机以及高速摄像机；

（5）将步骤（1）中制备好的泥石流模拟材料置入所述泥石流蓄存箱中，打开设置在泥石流蓄存箱出口的阀门，将所述泥石流材料引入所述变坡滑道的泥石流蓄存区，使其达到预设水位；

（6）在所述蓄水箱内加满水，打开模型槽入水口处的阀门，当模型槽内达到预设水位时，打开模型槽出水口处的阀门，使模型槽内水位保持不变；

（7）打开粒子图像测速仪、高速摄像机和自动数码相机，打开所述变坡滑道的阀门，当泥石流接触到水面时，开启粒子图像测速仪和高速摄像机的快速捕捉模式；

（8）基于观测拍摄到的图像、视频信息，利用图像处理技术分析获得泥石流冲击变坡河道时水面波形变化规律和水底泥石流扩散特征；

（9）试验结束后，粒子图像测速仪、高速摄像机、流速计和自动数码相机，关闭模型槽入水口处的阀门，清洗所述模型槽和变坡滑道，并将模型槽内水全部排出至蓄水箱后，关闭模型槽出水口处的阀门；将蓄水箱中水排出、清洗蓄水箱，并在蓄水箱中重新加入干净的水；

（10）重复上述步骤（1）至（9）直至完成所有预设的试验。