CN111044256B - 一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩土工程及工程地质技术领域，提供一种滑坡‑堰塞坝‑溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置及方法。该装置包括：一套滑坡动力条件模拟系统，一套水动力条件模拟系统以及一套非接触式的测量系统。滑坡动力条件模拟系统可以模拟多种滑坡体材料、滑坡速度、滑坡路径的宽度、长度及倾斜角；水动力条件模拟系统可以模拟水流量、水流速、河道倾角及河床性质等多项水动力条件；试验装置配备的非接触式测量系统，可以实现从单一的接触式点测量到全域的非接触式测量，测量方法精度高且方便快捷。本发明结构简单，使用方便，为滑坡‑堰塞坝‑溃坝洪水灾害链研究提供可靠的室内试验模拟装置和方法。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程及工程地质技术领域，特别是涉及滑坡堵江演化全过程的物理实验模拟研究领域，针对目前缺乏能同时模拟滑坡动力条件和水动力条件，以及实验数据采集困难，提出了一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置及方法。
背景技术
山区沿江两岸的大型斜坡体或高边坡，在地震、暴雨等灾害荷载下极易发生破坏失稳，滑坡体以一定的速度或高速向河谷方向运动，在运动过程中由于各种阻力使动力不断减小，最后终止于河床中某一位置或到达对岸经山体碰撞而破碎解体，造成滑坡堵江并形成堰塞坝。堰塞坝往往寿命极短且可诱发一连串次生地质灾害，并引发区域性大型地质灾害链，其形成和溃决可造成大量的人员伤亡和财产损失，给沿江大型水利工程、水电设施、交通航运、公路铁路等工程领域的建设和运营带来极大危害。
我国西南地区，处于强地震活动带，山壑纵横、水系密布，河流下蚀作用强烈，河床与两侧山体高差显著，在各类环境荷载下，极易形成滑坡堰塞坝。
为了能够尽量减小灾害带来的损失，亟需对滑坡堵江的形成及演化全过程开展系统性的研究。在中国实用新型专利说明书CN 206594138 U中公开了一种研究滑坡坝形态特征的模拟装置，该模型装置能够模拟不同的滑坡条件，如滑坡速度、滑坡角度及滑坡体几何特征，对滑坡堰塞坝形态特征的影响。
上述公开的专利中实现了对滑坡动力条件的模拟，然而，滑坡堵江过程往往涉及重要的水力学条件，目前公开的专利中尚未有能够同时模拟滑坡动力条件和水动力条件的试验装置。因此，需要一种新的试验装置和试验方法能够在实验室环境中实现对滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链形成演进全过程的模拟。
发明内容
针对目前缺乏滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置及方法，本发明所要解决的技术问题是提出一种能模拟不同滑坡动力学条件和水动力学条件的试验装置，同时，该试验装置包括一种高效的非接触式测量系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置，该装置包括一套滑坡动力条件模拟系统，一套水动力条件模拟系统以及一套非接触式的测量系统。
所述滑坡动力条件模拟系统包括千斤顶7、滑坡槽8、储料箱9、滑槽挡板10、吊车梁11及升降电机12。所述的滑坡槽8采用有机玻璃材料制作成，类“U”型槽结构，用于模拟滑坡的滑动路径，滑坡槽8相对于水平面的倾斜角度可以实现0-90°的任意角度调整。所述千斤顶7、吊车梁11及升降电机12用于固定和调整滑坡槽8倾斜角度，具体为：所述的滑坡槽8由千斤顶7和升降电机12分别固定前后两端；通过调整千斤顶7的高程，使滑坡槽8的前段对准水槽2。通过调整升降电机12的吊绳以及升降电机12在吊车梁11滑轨上的位置，使滑坡槽8相对于水平面具有0-90°的任意倾斜角度，达到模拟滑坡路径倾斜角的目的。所述储料箱9用于提前放置滑坡体材料，放置于滑坡槽8上任意位置，根据滑坡宽度和滑坡路径长度更换不同规格的储料箱9。所述的滑槽挡板10采用有机玻璃材料制作成，为“L”型结构，其平行于滑坡槽8的长边方向放置并固定于滑坡槽8底面上，其与滑坡槽8的一个侧面共同构成滑坡路径的宽度，即滑槽挡板10与滑坡槽8的一个侧面共同限制了滑坡体材料的运动宽度，从而达到模拟滑坡宽度的目的。所述的滑槽挡板10可根据试验需要，调整其在滑坡槽8的短边方向位置，从而达到调整滑坡宽度的目的，并依靠“L”型结构设计确保滑槽挡板10在滑坡体滑动过程中不发生偏移，确保滑坡宽度稳定。
所述水动力条件模拟系统包括水塔1、水槽2、管道离心水泵3、储水箱4、固定支架6。所述管道离心水泵3选用管道离心泵，管道离心水泵3的进水管连接储水箱4，出水管连接水塔1。所述固定支架6包括上方平台6-1、多个螺纹杆6-2、螺母6-3和底部平台6-4，螺纹杆6-2底部与底部平台6-4固接，平台6-1置于螺纹杆6-2上并由6-3螺母固定，通过旋转螺母6-3调整平台6-1的倾斜角度，也可以调节上方平台6-1和底部平台6-4之间的距离，其中底部平台6-4由四根方管焊接而成。所述的水塔1一侧面底部设有出水口1-2，出水口1-2上方设有出水口挡板1-1，用于调节水流量，出水口1-2与水槽2连通；水塔1另一侧面设有垂直方向的开口结构，开口结构边沿安装固定夹1-5，固定夹1-5、长条形的水塔槽挡板1-3上均等间隔设有螺纹孔1-4，水塔槽挡板1-3从固定夹1-5底部插入，控制螺钉插入位置调节水塔槽挡板1-3的位置，进而对储水箱4左侧区域进行放水。所述水塔1和水槽2放置于固定支架6的平台6-1左侧，固定支架6的底部平台6-4放置于储水箱4中。储水箱4内设有储水箱隔板16，将储水箱4分为左右两部分，且使用过程中储水箱4左右两部分水流不通。所述的水流量和流速通过设置水塔1上的出水口1-2大小和水塔1条形槽的水塔槽挡板1-3高度进行调节。所述的水槽2的倾斜角度通过平台6-1的倾斜角度调整，滑坡动力条件模拟系统放置于水槽2一侧。管道离心水泵3从储水箱4中抽水送至水塔1，由于水塔槽挡板1-3设置了一定挡水高度，多余的水从水塔1中漫出流入储水箱4，这样形成恒定水头，确保从出水口1-2流出水的水流量和流速稳定。所述的水槽2右侧末端下方设有挂篮5，挂篮5表面设有多个孔洞，最大孔洞尺寸小于滑坡体材料的最小直径，确保能够收集被水流冲刷夹带走的全部滑坡体材料；所述的挂篮5上方与拉力传感器14连接，通过分析拉力传感器14的数据，得到堰塞坝溃坝过程的土石运移质量的时程变化曲线。所述的储水箱4被储水箱隔板16分割的右侧区域底部放置水位传感器15，记录试验过程中的水位变化，进而得到堰塞坝溃坝过程产生的洪水流量特征。
所述非接触式的测量系统由计算机和5台运动相机13组成，运动相机13均与计算机连接。由运动相机13采集试验过程的二维图像，通过无线数据传输至计算机。所述的5台运动相机13布置为：一台运动相机13用于平行拍摄滑坡槽8，得到的图像数据通过基于粒子图像测速法(PIV算法)测量滑坡体的速度场。另外4台运动相机13垂直拍摄滑坡体进入水槽2的区域，每台相机拍摄的画面重叠度需要超过60％，通过提取每台相机同一时刻的二维图像，并基于运动恢复结构算法(SfM算法)，还原这一时刻下进入水槽2的滑坡体的三维形态。通过多个时刻的滑坡体三维形态的对比，分析得到在水流冲刷侵蚀作用下滑坡堰塞坝形态特征随时间变化的特征。所述的PIV算法和SfM算法是一种成熟的计算机视觉技术算法，这里首次将其作为一种非接触的测量手段应用于滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程的研究。
一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验方法包括以下步骤：
第一步，根据试验方案中需要模拟的滑坡宽度调整滑槽挡板10的位置，根据需要模拟的滑坡路径长度和滑坡体积，选用相应型号的储料箱9并将其固定于滑坡槽8上相应位置。根据试验方案选用相应的滑坡体材料，模拟不同的滑坡体性质。完成上述操作后，将选用的滑坡体材料装入储料箱9中。
第二步，根据水槽2需要的角度调整固定支架6的倾斜角度，模拟河道倾角。调整千斤顶7高度，使得滑坡槽8前段与水槽2完全搭接。调整升降电机12使得滑坡槽8具有试验需要的倾斜角度，模拟滑坡路径的倾斜角度。
第三步，打开出水口挡板1-1至需要的开口量。然后，将储水箱隔板16左侧放满水，作为管道离心水泵3的水源供给。接着，调整水塔槽挡板1-3至需要的高度。
第四步，布置挂篮5、运动相机13、拉力传感器14以及水位传感器15；
第五步，打开管道离心水泵3，当水塔1中的水位上升至水塔槽挡板1-3设定高度并溢出水时，从出水口1-2中流出的水流在水槽2形成试验时所需要的恒定水流流量，模拟河道恒定的水流量；然后，打开储料箱9将滑坡体材料释放，模拟滑坡运动过程；最后，滑坡体材料进入水槽2中，形成了滑坡堰塞坝。随着试验进行，可以观察到所形成的滑坡堰塞坝发生溃坝并进一步引发溃坝洪水。
第六步，分析试验数据，获得堵江时间、溃坝洪水流量、溃坝过程土石质量运移特征和滑坡堰塞坝几何形态变化特征。
6.1)通过平行拍摄滑坡槽8的运动相机13的数据，得到滑坡的速度位移特征。
6.2)根据水位传感器15分析得到储水箱4中水位停止上升和水位恢复上升的时刻，从而得到滑坡体堵塞水槽2的时间，这一时间即为堵江时间。接着，分析储水箱4中水位恢复上升的时刻至水槽2中滑坡体被冲刷完毕的时刻区间内，水位传感器15记录的储水箱4中水位上升随时间关系，从而得到溃坝洪水的流量。这一时间区间内，拉力传感器14记录挂篮5收集的溃坝物质质量随时间的变化关系，即为溃坝过程土石质量运移特征。最后，提取不同时刻下监测水槽2的四个运动相机13的同一帧画面，得到不同时刻下水槽2中的滑坡体材料的几何特征，对比不同时刻下这类材料的堆积高度、长度，获得滑坡堰塞坝几何形态变化特征。
第七步，通过第三步调整水塔槽挡板1-3的高度和出水口挡板1-1的开口量，获得其他的恒定水头和恒定水流组合。重复第四到第六步，完成多组试验模拟工况。
本发明的工作原理(创新点)为：首先，通过改变滑槽挡板10在滑坡槽8上的位置模拟多种的滑坡宽度；通过改变储料箱9内材料模拟多种滑坡体类型；通过改变储料箱9的大小及在滑坡槽8上的位置模拟多种滑动路径的距离和滑坡体的体积量；通过调整吊车梁11及升降电机12实现滑坡槽8角度的变化，模拟多种滑坡路径的倾角。其次，通过改变水塔槽挡板1-3的高度，实现水塔1内多种的恒定水头；通过调整水塔槽挡板1-3的高度和出水口挡板1-1的位置，模拟多种水流量和水流速度；通过水槽2模拟河道，并通过调整螺纹杆6-2，实现平台6-1的多种倾角，从而模拟多种河道倾角。最后，通过布置的5台运动相机13，并基于粒子图像测速法(PIV)和运动恢复结构算法(SfM)得到试验过程中滑坡体的速度场和堰塞坝形成演化全过程的形态特征。
本发明专利的有益效果如下：
(1)该装置实现了在实验室环境内模拟滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进的全过程；
(2)该装置能够模拟滑坡体材料性质、滑动路径距离、滑动路径的宽度、滑坡路径倾斜角及滑坡速度等多种滑坡动力条件；
(3)该装置能够模拟水流量、水流速、河道倾角及河床性质等多项水动力条件。
(4)该试验装置装配有一套非接触式测量系统，可以实现从单一的接触式点测量到全域的非接触式测量，测量方法精度高且方便快捷。
附图说明
图1是滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置的三维示意图。
图2是滑坡槽、储料箱及滑槽挡板三维示意图。
图3是水塔三维示意图。
图4是固定支架三维示意图。
图中：1水塔；2水槽；3管道离心水泵；4储水箱；5挂篮；6固定支架；7千斤顶；8滑坡槽；9储料箱；10滑槽挡板；11吊车梁；12升降电机；13运动相机；14拉力传感器；15水位传感器；16储水箱隔板；出水口挡板1-1；出水口1-2；水塔槽挡板1-3；螺纹孔1-4；固定夹1-5；平台6-1；螺纹杆6-2；6-3螺母；6-4底部平台；10-1支撑杆。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1所示，所述的一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置由一套滑坡动力条件模拟系统，一套水动力条件模拟系统以及一套非接触式的测量系统组成。
所述的滑坡动力条件模拟系统由千斤顶7、滑坡槽8、储料箱9、滑槽挡板10、吊车梁11和升降电机12组成。所述滑坡槽8长1200mm，宽600mm，高500mm，其由20mm厚的有机玻璃材料制作而成。所述储料箱9由10mm厚度有机玻璃制作而成，储料箱9可放置于滑坡槽8上任意位置，可视滑坡宽度和滑坡路径长度而更换不同规格的储料箱。所述滑槽挡板10长1200mm，高500mm，其由20mm厚的有机玻璃材料制作而成。所述的滑坡槽8由千斤顶7和升降电机12分别固定前后两端。通过调整千斤顶7的高程，使滑坡槽8的前段对准水槽2。通过调整升降电机12的吊绳以及升降电机12在吊车梁11滑轨上的位置，使滑坡槽8具有一定的倾斜角度，达到模拟滑坡路径倾斜角的目的。滑槽挡板10可固定于滑坡槽8的任意位置，故而滑槽挡板10与滑坡槽8的一个侧面共同限制了滑坡体材料的运动宽度，从而达到模拟滑坡宽度的目的。储料箱9用于提前放置滑坡体材料，其具备多种型号尺寸，可以根据滑坡宽度更换相应型号的储料箱9。
所述的水动力条件模拟系统由水塔1、水槽2、3-水泵、储水箱4、挂篮5、固定支架6及储水箱隔板16组成。所述水塔1高1600mm，长500mm，宽500mm。所述水塔1其中一侧开了一条宽度200mm的条形槽。所述水槽2由有机玻璃板制作而成，水槽2厚20mm，长4600mm，宽300mm，高200mm。所述储水箱4长5000mm，宽800mm，高600mm。所述的储水箱4具有一块储水箱隔板16。储水箱隔板16左侧主要存放水塔1需要的水，储水箱隔板16右侧主要收集水槽2末端流出的水。储水箱隔板16左右两侧的水无法互相流通。所述的水塔1与水槽2连接并固定于固定支架6上，上述三个部件一同放置于储水箱4中。滑坡动力条件模拟系统放置于水槽2一侧，其中滑坡槽8距离水槽2末端1000mm。管道离心水泵3放置于储水箱4外，管道离心水泵3的进水管连接储水箱4，管道离心水泵3的出水管连接水塔1。
所述的非接触式的测量系统由5台同型号的运动相机13和一台笔记本电脑组成。运动相机13按如下方式布置：一台运动相机13平行拍摄滑坡槽8，4台运动相机13平行垂直拍摄滑坡体入江区域。相机拍摄的图像通过无线区域网传输至电脑端。平行拍摄滑坡槽8得到的图像数据，通过PIV技术测量滑坡体的速度场。而平行垂直拍摄滑坡体入江区域得到的图像数据，则通过SfM算法得到在水流冲刷侵蚀作用下按时间变化的堰塞坝形态特征。
如图2所示，所述的滑坡槽8采用有机玻璃材料制作成一矩形断面槽。所述的滑槽挡板10采用有机玻璃材料制作成一“L”型结构。所述的滑槽挡板10平行于滑坡槽8的长边方向放置并固定于滑坡槽8上，其与滑坡槽8的一个侧面共同构成滑坡路径的宽度，即滑槽挡板10与滑坡槽8的一个侧面共同限制了滑坡体材料的运动宽度，从而达到模拟滑坡宽度的目的。所述的滑槽挡板10可根据试验需要，调整其在滑坡槽8的短边方向位置，从而达到调整滑坡宽度的目的，并依靠“L”型结构设计确保滑槽挡板10在滑坡体滑动过程中不发生偏移，维持滑坡宽度稳定。
如图3所示，所述的水塔1由出水口挡板1-1、出水口1-2、水塔槽挡板1-3、螺纹孔1-4和固定夹1-5组成。水塔一侧开设了一个200mm宽的条形槽，条形槽设置有水塔槽挡板1-3、螺纹孔1-4和固定夹1-5。通过调整水塔槽挡板1-3的高度可以调整水塔1中最大的储水量。螺纹孔1-4和固定夹1-5用来固定调整后的水塔槽挡板1-3。水塔1的其中一侧开设了300mm宽和150m高的出水口1-2。通过设置一块出水口挡板1-1调整出水口1-2的高度，从而达到调整出水截面积的目的。足够大功率的管道离心水泵3从储水箱4中抽水送至水塔1，由于出水口挡板1-1设置了一定挡水高度，多余的水从水塔1中漫出流入储水箱4，这样形成了恒定水头，确保从出水口1-2流出的水水流量和流速稳定。
如图4所示，所述的固定支架6是平台6-1以及6根1200mm长，直径20mm的螺纹杆6-2组成。平台高度可以通过旋转螺纹杆上的6-3螺母任意调节。因此，可以根据需要，调整平台的倾斜角度，进而达到调整水槽2倾斜角度的目的。
此外，如图1所示，分别布置了一台拉力传感器14和一台水位传感器15采集试验过程的数据。拉力传感器14与放置于水槽2末端的挂篮5相连接。挂篮5的最大孔洞尺寸应该小于滑坡体材料的最小直径，确保收集被水流冲刷夹带走的全部滑坡体材料。通过分析拉力传感器14的数据，得到堰塞坝溃坝过程的土石运移质量的时程变化曲线。水位传感器15放置于4-储水槽底部，记录试验过程中的水位变化，进而得到堰塞坝溃坝过程产生的洪水流量特征。
基于上述试验装置的实现，一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验方法，包括以下步骤：
第一步，根据试验方案中需要模拟的滑坡宽度调整滑槽挡板10的位置，根据需要模拟的滑坡路径长度和滑坡体积，选用相应型号的储料箱9并将其固定于滑坡槽8上相应位置。根据试验方案选用相应的滑坡体材料，模拟不同的滑坡体性质。完成上述操作后，将选用的滑坡体材料装入储料箱9中。
第二步，根据水槽2需要的角度调整固定支架6的倾斜角度，模拟河道倾角。调整千斤顶7高度，使得滑坡槽8前段与水槽2完全搭接。调整升降电机12使得滑坡槽8具有试验需要的倾斜角度，模拟滑坡路径的倾斜角度。
第三步，打开出水口挡板1-1至需要的开口量。然后，将储水箱隔板16左侧放满水，作为管道离心水泵3的水源供给。接着，调整水塔槽挡板1-3至需要的高度。
第四步，布置挂篮5、运动相机13、拉力传感器14以及水位传感器15；
第五步，打开管道离心水泵3，当水塔1中的水位上升至水塔槽挡板1-3设定高度并溢出水时，从出水口1-2中流出的水流在水槽2形成试验时所需要的恒定水流流量，模拟河道恒定的水流量；然后，打开储料箱9将滑坡体材料释放，模拟滑坡运动过程；最后，滑坡体材料进入水槽2中，形成了滑坡堰塞坝。随着试验进行，可以观察到所形成的滑坡堰塞坝发生溃坝并进一步引发溃坝洪水。
第六步，分析试验数据，获得堵江时间、溃坝洪水流量、溃坝过程土石质量运移特征和滑坡堰塞坝几何形态变化特征。首先，通过监测滑坡槽8的运动相机13得到滑坡的速度位移特征。接着，根据水位传感器15分析得到储水箱4中水位停止上升和水位恢复上升的时刻，从而得到滑坡体堵塞水槽2的时间，这一时间即为堵江时间。接着，分析储水箱4中水位恢复上升的时刻至水槽2中滑坡体被冲刷完毕的时刻区间内，水位传感器15记录的储水箱4中水位上升随时间关系，从而得到溃坝洪水的流量。这一时间区间内，拉力传感器14记录挂篮5收集的溃坝物质质量随时间的变化关系，即为溃坝过程土石质量运移特征。最后，提取不同时刻下监测水槽2的四个运动相机13的同一帧画面，得到不同时刻下水槽2中的滑坡体材料的几何特征，对比不同时刻下这类材料的堆积高度、长度，获得滑坡堰塞坝几何形态变化特征。
第七步，通过第三步调整水塔槽挡板1-3的高度和出水口挡板1-1的开口量，获得其他的恒定水头和恒定水流组合。重复第四到第六步，完成多组试验模拟工况。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置，包括一套滑坡动力条件模拟系统，一套水动力条件模拟系统以及一套非接触式的测量系统；
所述滑坡动力条件模拟系统包括千斤顶(7)、滑坡槽(8)、储料箱(9)、滑槽挡板(10)、吊车梁(11)及升降电机(12)；
所述的滑坡槽(8)类“U” 型槽结构，用于模拟滑坡的滑动路径；所述千斤顶(7)、吊车梁(11)及升降电机(12)用于固定和调整滑坡槽(8)倾斜角度，具体为：滑坡槽(8)前端下部与千斤顶(7)连接，调整千斤顶(7)的高程，使滑坡槽(8)的前段对准水槽(2)；滑坡槽(8)后端上部与吊车梁(11)及升降电机(12)连接，通过调整升降电机(12)的吊绳以及升降电机(12)在吊车梁(11)滑轨上的位置，使滑坡槽(8)相对于水平面能够实现0-90°的任意倾斜角度，达到模拟滑坡路径倾斜角的目的；所述储料箱(9)用于放置滑坡体材料，放置于滑坡槽(8)上任意位置，根据滑坡宽度和滑坡路径长度更换不同规格的储料箱(9)；所述的滑槽挡板(10)为“L”型结构，其平行于滑坡槽(8)的长边方向固定于滑坡槽(8)底面上，其与滑坡槽(8)的一个侧面共同构成滑坡路径的宽度，滑槽挡板(10)在滑坡槽(8)底面上的位置可调；
所述水动力条件模拟系统包括水塔(1)、水槽(2)、管道离心水泵(3)、储水箱(4)、固定支架(6)；所述管道离心水泵(3)进水管连接储水箱(4)，出水管连接水塔(1)；
所述固定支架(6)包括上方平台(6-1)、多个螺纹杆(6-2)、螺母(6-3)和底部平台(6-4)，螺纹杆(6-2)底部与底部平台(6-4)固接，平台(6-1)置于螺纹杆(6-2)上并由螺母(6-3)固定，通过旋转螺母(6-3)调整平台(6-1)的倾斜角度，底部平台(6-4)放置于储水箱(4)中，水塔(1)和水槽(2)放置于平台(6-1)左侧，水槽(2)的倾斜角度通过平台(6-1)的倾斜角度调整，滑坡动力条件模拟系统放置于水槽(2)一侧；所述的水塔(1)一侧面底部设有出水口(1-2)，出水口(1-2)上方设有出水口挡板(1-1)，用于调节水流量，出水口(1-2)与水槽(2)连通；水塔(1)另一侧面垂直方向设有水塔槽挡板(1-3)，水塔槽挡板(1-3)位置可调；所述的储水箱(4)内设有储水箱隔板(16)，将储水箱(4)分为左右两部分，且使用过程中储水箱(4)左右两部分水流不通；通过设置水塔(1)上的出水口(1-2)大小和水塔槽挡板(1-3)位置调节水流量和流速；
管道离心水泵(3)从储水箱(4)中抽水至水塔(1)，水从出水口(1-2)流入水槽(2)，多余的水从水塔槽挡板(1-3)顶部漫出流入储水箱(4)，形成恒定水头，出水口(1-2)流出水的水流量和流速稳定；所述的水槽(2)右侧末端下方设有挂篮(5)，挂篮(5)表面设有多个孔洞，最大孔洞尺寸小于滑坡体材料的最小直径，用于收集被水流冲刷夹带走的全部滑坡体材料；所述的挂篮(5)上方与拉力传感器(14)连接，通过分析拉力传感器(14)的数据，得到堰塞坝溃坝过程的土石运移质量的时程变化曲线；所述的储水箱(4)被储水箱隔板(16)分割的右侧区域底部放置水位传感器(15)，记录试验过程中的水位变化，得到堰塞坝溃坝过程产生的洪水流量特征；
所述非接触式的测量系统由计算机和5台运动相机(13)组成，由运动相机(13)采集试验过程的二维图像，通过无线数据传输至计算机；所述的5台运动相机(13)布置为：所述的5台运动相机(13)布置为：一台运动相机(13)用于平行拍摄滑坡槽(8)；另外4台运动相机(13)垂直拍摄滑坡体进入水槽(2)的区域，每台相机拍摄的画面重叠度超过60%。
2.根据权利要求1所述的一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置，其特征在于，所述的滑坡槽(8)为有机玻璃、滑槽挡板(10)材料均为有机玻璃。
3.根据权利要求1或2所述的一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验装置，其特征在于，所述的水塔(1)另一侧面设有垂直方向的开口结构，开口结构边缘安装固定夹(1-5)，固定夹(1-5)、长条形的水塔槽挡板(1-3)上均设有多个螺纹孔(1-4)，水塔槽挡板(1-3)从固定夹(1-5)底部插入，通过控制螺钉插入位置调节水塔槽挡板(1-3)的位置。
4.一种滑坡-堰塞坝-溃坝洪水灾害链演进过程模拟的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据试验方案中需要模拟的滑坡宽度调整滑槽挡板(10)的位置；根据需要模拟的滑坡路径长度和滑坡体积，选用相应型号的储料箱(9)并将其固定于滑坡槽(8)上相应位置；根据试验方案选用相应的滑坡体材料，模拟不同的滑坡体性质；完成上述操作后，将选用的滑坡体材料装入储料箱(9)中；
第二步，根据水槽(2)需要的角度调整固定支架(6)的倾斜角度，模拟河道倾角；调整千斤顶(7)高度，使滑坡槽(8)前段与水槽(2)完全搭接；调整升降电机(12)使滑坡槽(8)具有试验需要的倾斜角度，模拟滑坡路径的倾斜角度；
第三步，打开出水口挡板(1-1)至需要的开口量；然后，将储水箱隔板(16)左侧放满水，作为管道离心水泵(3)的水源供给；接着，调整水塔槽挡板(1-3)至需要的高度；
第四步，布置挂篮(5)、运动相机(13)、拉力传感器(14)以及水位传感器(15)；
第五步，打开管道离心水泵(3)，当水塔(1)中的水位上升至水塔槽挡板(1-3)设定高度并溢出水时，从出水口(1-2)中流出的水流在水槽(2)形成试验时所需要的恒定水流流量，模拟河道恒定的水流量；然后，打开储料箱(9)将滑坡体材料释放，模拟滑坡运动过程；最后，滑坡体材料进入水槽(2)中，形成滑坡堰塞坝；随着试验进行，能够观察到所形成的滑坡堰塞坝发生溃坝并进一步引发溃坝洪水；
第六步，分析试验数据，获得模拟堵江时间、溃坝洪水流量、溃坝过程土石质量运移特征和滑坡堰塞坝几何形态变化特征；
6.1）通过平行拍摄滑坡槽(8)的运动相机(13)的数据，基于粒子图像测速法测量滑坡体的速度场，得到滑坡的速度位移特征；
6.2）根据水位传感器(15)分析得到储水箱(4)中水位停止上升和水位恢复上升的时刻，从而得到滑坡体堵塞水槽(2)的时间，这一时间即为堵江时间；接着，分析储水箱(4)中水位恢复上升的时刻至水槽(2)中滑坡体被冲刷完毕的时刻区间内，水位传感器(15)记录的储水箱(4)中水位上升随时间关系，从而得到溃坝洪水的流量；这一时间区间内，拉力传感器(14)记录挂篮(5)收集的溃坝物质质量随时间的变化关系，即为溃坝过程土石质量运移特征；最后，提取不同时刻下监测水槽(2)的四个运动相机(13)同一时刻的二维图像，基于运动恢复结构算法还原这一时刻下进入水槽(2)的滑坡体的三维形态，得到不同时刻下水槽(2)中的滑坡体材料的几何特征，通过对比不同时刻下滑坡体三维形态，分析得到在水流冲刷侵蚀作用下滑坡堰塞坝几何形态随时间变化的特征；
第七步，通过第三步调整水塔槽挡板(1-3)的高度和出水口挡板(1-1)的开口量，获得其他的恒定水头和恒定水流组合；重复第四到第六步，完成多组试验模拟工况。
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