CN106869075B - 一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及方法，所述的模拟装置包括水箱、入水口和出水口，在所述水箱中铺入土壤形成带坡度的河岸，在所述带坡度的河岸上种植植被，在所述水箱侧面的顶部设置有入水口，入水管通过所述入水口接入所述水箱，在所述入水管上接有流量计，在所述水箱的底部设有出水口，所述出水口上设置有对应的阀门。本发明通过建立模拟装置，用来模拟随着水位上涨和下降，带植被河岸的崩塌过程，来研究水位上涨速率、水位下降速率和带植被河岸崩塌的规模和时间之间的关系，为水利研究领域提供支持。

Description

一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术，更具体地，涉及一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及方法。

背景技术

长期以来，国内外不少学者对河岸的稳定性从不同的角度进行了研究，通常认为水流的冲击作用是影响岸坡稳定性的主要因素，但已有研究表明，河道内的水位变化对岸坡的稳定性影响较大，并且当涨水、退水的速率产生变化，河岸稳定性也随之变化，河岸植物的根系可以对土壤起到锚固作用和加筋作用，同时可以降低岸坡的孔隙水压力，从而提高河岸的稳定性，因此，水位的变化以及河岸植被对河岸稳定性都有影响，但是，目前还没有具体研究。

发明内容

本发明提供了一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及方法，能够实现带植被的河岸的稳定性研究，为水利工程研究领域提供支持。

根据本发明的一个方面，提供了一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置，包括水箱、入水口和出水口，在所述水箱中铺入土壤形成带坡度的河岸，在所述带坡度的河岸上种植植被，在所述水箱侧面的顶部设置有入水口，入水管通过所述入水口接入所述水箱，在所述入水管上接有流量计，在所述水箱的底部设有出水口，所述出水口上设置有对应的阀门。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种确定带植被河岸稳定性的方法，包括：

S1，建立确定带植被的河岸稳定性的模拟装置；

S2，通过入水管向水箱的第二部分空间注水，随着水位的上涨，水从隔板顶部的缺口流入水箱的第一部分空间，并记录水箱的第一部分空间中的水位上涨速率；

S3，当水箱的第一部分空间水位上涨到一定程度，开启水箱底部的阀门排水，并记录水位下降的速率；

S4，在水位上涨和下降的过程中，记录带坡度的河岸崩塌的规模和时间；

S5,建立水位上涨速率、水位下降速率和带坡度的河岸崩塌的规模以及时间之间的关系曲线。

本发明的有益效果为：通过建立模拟装置，用来模拟随着水位上涨和下降，带植被河岸的崩塌过程，来研究水位上涨速率、水位下降速率和带植被河岸崩塌的规模和时间之间的关系，为水利工程研究领域提供支持。

附图说明

图1为本发明一个实施例的确定带植被河岸稳定性的模拟装置结构图；

图2为本发明另一个实施例的确定带植被河岸稳定性的模拟方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、水箱，2、入水口，3、隔板，4、缺口，5、阀门，6、入水管，7、流量计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，为本发明一个实施例的确定带植被河岸稳定性的模拟装置，包括水箱1、入水口2和出水口，在水箱1中铺入土壤形成带坡度的河岸，在带坡度的河岸上种植植被，比如，可以在铺好的土壤上播种草籽，等到草籽长出草本后再进行实验。在水箱1侧面的顶部设置有入水口2，入水管6通过入水口2接入水箱1，在入水管6上接有流量计7，在水箱1的底部设有出水口，出水口上设置有对应的阀门5。

在水箱1侧面上布置有高度刻度和倾斜角刻度，以便实验人员可根据水箱1侧面上的高度刻度和倾斜角刻度来搭建预设高度和预设倾斜角的岸坡，形成一定坡度的倾斜河岸，来模拟真实河岸。

其中，在水箱1内部还设置有隔板3，隔板3将水箱1划分为两部分空间，其中，第一部分空间布置带坡度的河岸，第二部分空间空置，在隔板3的顶部设置有缺口4。入水口2设置于靠近第二部分空间的水箱1侧面顶部，入水管6通过入水口2向水箱1的第二部分空间注水，入水管6上的流量计7控制注水的流量，不致于向水箱1中注水时冲击力太大。当水箱1的第二部分空间中的水位上涨到一定高度，水会从隔板3顶部的缺口4流入水箱1的第一部分空间，水箱1中第一部分空间中的水位逐渐上升，记录水位上涨速率。当水箱1的第一部分空间的水位上涨到一定高度，开启水箱1底部的阀门5，将水从水箱1第一部分空间中排出。本实施例在水箱1中设置隔板3，将整个水箱1空间分为两个部分，一部分空间中模拟待坡度的河岸，另一部分空间空置，水先注入空置的那一部分空间，再从空置的那一部分空间流入到有带坡度河岸的空间中，这样避免直接向带坡度河岸空间中入水，冲击力过大导致带坡度河岸瞬间崩塌。

本实施例中的水箱1和隔板3均采用透明塑料，这样使得试验人员能够透过透明塑料观察到整个试验过程。

其中，水箱1底部的出水口有多个，这多个出水口设置在水箱1第一部分空间的底部，每一个出水口上设置有对应的阀门5，可通过开启不同数量的阀门5来调节水箱1第一部分空间中的水位的下降速率，在水箱1的第一部分空间中的水位下降的过程中，记录水位下降速率。其中，在整个水箱1的水位上涨和下降的过程中，生长植被的带坡度的河岸随时可能会发生崩塌，可以记录河岸崩塌的规模和时间，其中可以通过记录河岸崩塌的土壤体积来记录带坡度的河岸崩塌的规模，进而根据水箱1中水位上涨速率和水位下降速率，以及生长有植被的带坡度的河岸的崩塌规模和时间，来研究相关的指标，比如，水位上涨速率和下降速率与带坡度的河岸崩塌规模和时间之间的关系。本实施例中提供的模拟装置还可以用来研究不生长植被的带坡度的河岸崩塌的规律，将带植被的河岸崩塌的规律和不带植被的河岸的规律进行对比研究，为水利工程领域的研究提供支持。

参见图2，为本发明另一个实施例的确定带植被河岸稳定性的模拟方法，包括：

S1，建立确定带植被的河岸稳定性的模拟装置；

S2，通过入水管向水箱的第二部分空间注水，随着水位的上涨，水从板顶部的缺口流入水箱的第一部分空间，并记录水箱的第一部分空间中的水位上涨速率；

S3，当水箱的第一部分空间水位上涨到一定程度，开启水箱底部的阀门排水，并记录水位下降的速率；

S4，在水位上涨和下降的过程中，记录带坡度的河岸崩塌的规模和时间；

S5,建立水位上涨速率、水位下降速率和带坡度的河岸崩塌的规模以及时间之间的关系曲线。

本实施例中，首先建立上述实施例1中的模拟装置，来模拟真实河岸。建立了模拟装置后，通过入水管向水箱的第二部分空间注水，随着水位的上涨，水从隔板顶部的缺口流入水箱的第一部分空间，其中，水箱的第一部分空间中铺设有带坡度的河岸，水箱的第一部分空间中水位的上涨和水位的下降会导致河岸的崩塌。将水注入水箱的第一部分空间时，记录水箱的第一部分空间中的水位上涨速率，当水箱的第一部分空间水位上涨到一定程度，通过开启水箱底部的阀门进行排水，其中，水箱底部的阀门有多个，可以通过开启不同数量的阀门来调节水位下降速率，在水箱中的水位下降的过程中，记录水箱的第一部分空间中水位下降的速率。在水箱的第一部分空间中的水位上升和下降的过程中，记录生长植被的带坡度的河岸崩塌的规模和时间，从而研究水位上涨速率、水位下降速率对河岸崩塌的影响，可以绘制出水位上涨速率、水位下降速率与生长植被的河岸崩塌的规模和时间之间的关系曲线，为水利工程研究领域提供支持。

本发明提供的一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置及模拟方法，通过建立模拟装置，用来模拟随着水位上涨和下降，带植被河岸的崩塌过程，来研究水位上涨速率、水位下降速率和带植被河岸崩塌的规模和时间之间的关系，为水利工程研究领域提供支持。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种确定带植被河岸稳定性的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置包括水箱(1)、入水口(2)和出水口，在所述水箱(1)中铺入土壤形成带坡度的河岸，在所述带坡度的河岸上种植植被，在所述水箱(1)侧面的顶部设置有入水口(2)，入水管(6)通过所述入水口(2)接入所述水箱(1)，在所述入水管(6)上接有流量计(7)，在所述水箱(1)的底部设有出水口，所述出水口上设置有对应的阀门(5)；

在所述水箱(1)侧面上布置有高度刻度和倾斜角刻度；

在所述水箱(1)内部还设置有隔板(3)，在所述隔板(3)顶部设置有缺口(4)，所述隔板(3)将水箱(1)划分为两部分空间，其中，第一部分空间布置所述带坡度的河岸，第二部分空间空置；

所述确定带植被河岸稳定性的模拟装置应用于如下情景：

通过入水管向所述水箱的所述第二部分空间注水，随着水位的上涨，水从所述隔板顶部的所述缺口流入所述水箱的所述第一部分空间，并记录所述水箱的所述第一部分空间中的水位上涨速率；

当所述水箱的所述第一部分空间水位上涨到一定程度，开启所述水箱底部的所述阀门排水，并记录水位下降的速率；

在水位上涨和下降的过程中，记录带坡度的河岸崩塌的规模和时间；

建立水位上涨速率、水位下降速率和带坡度的河岸崩塌的规模以及时间之间的关系曲线。

2.如权利要求1所述的确定带植被河岸稳定性的模拟装置，其特征在于，所述入水口(2)设置于靠近所述第二部分空间的水箱(1)侧面顶部。

3.如权利要求2所述的确定带植被河岸稳定性的模拟装置，其特征在于，所述出水口设置于所述第一部分空间的水箱(1)底部。

4.如权利要求3所述的确定带植被河岸稳定性的模拟装置，其特征在于，在第一部分空间的水箱(1)底部设置的所述出水口有多个，每一个所述出水口上设置有对应的阀门(5)。

5.如权利要求4所述的确定带植被河岸稳定性的模拟装置，其特征在于，所述水箱(1)和隔板(3)的材料均为透明塑料。

6.一种确定带植被河岸稳定性的方法，其特征在于，包括：

S1，建立权利要求1-5任一项所述的确定带植被的河岸稳定性的模拟装置；

S2，通过入水管向水箱的第二部分空间注水，随着水位的上涨，水从隔板顶部的缺口流入水箱的第一部分空间，并记录水箱的第一部分空间中的水位上涨速率；

S3，当水箱的第一部分空间水位上涨到一定程度，开启水箱底部的阀门排水，并记录水位下降的速率；

S4，在水位上涨和下降的过程中，记录带坡度的河岸崩塌的规模和时间；

S5,建立水位上涨速率、水位下降速率和带坡度的河岸崩塌的规模以及时间之间的关系曲线。

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