1.一种模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置,其特征在于:这种模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置包括沉积区机构(Ⅰ)、控制区机构(Ⅱ)和数据采集区机构(Ⅲ);沉积区机构包括水槽箱(1)、渗排水系统、照明系统、拍摄系统、扫描系统,水槽箱(1)为方形敞口槽,其侧面为透明玻璃板,水槽箱(1)底部安装有塑料渗水板(10),塑料渗水板(10)为网格化的,塑料渗水板(10)具有一定厚度以使其内部具有可充填不同粒度碎屑物的空间,塑料渗水板(10)底面密封,各网格四面均设置网孔,各网格之间通过网孔连通,使得塑料渗水板(10)四周侧向渗水;在水槽箱(1)一角设置入口,入口连接控制区机构的输送通道末端,在水槽箱内部该入口角处两翼安装可移动不锈钢侧板(4),塑料渗水板(10)下面设置坡度调整支板(8),坡度调整支板(8)置于支架上,坡度调整支板远离入口的一侧与支架活动连接,自动坡度可调节装置(7)通过坡度调整支板(8)调节水槽箱(1)的坡度;渗排水系统由环绕加装在水槽箱(1)外侧的不锈钢导水槽(5)及排水口(6)构成,不锈钢导水槽(5)与塑料渗水板(10)接触一侧通过网孔相通,水槽箱(1)入口的对角线方向设置导水槽的出水口;照明系统分布在和拍摄系统均加装在水槽箱四面和顶部,扫描系统包括三维激光扫描仪(12)、扫描支架(13)、滑轮,扫描支架(13)安装在水槽箱(1)上端口处,扫描支架(13)顶部设置滑轮槽,滑轮位于滑轮槽内,三维激光扫描仪(12)通过滑轮设置于扫描支架(13)内;拍摄系统、激光扫描仪均通过数据线连接数据采集区机构中的计算机;
控制区机构包括注水通道(14)、水泵(15)、锥形沉积物注入口(19)、砂泵(20)、输送通道(16)、流量控制系统,流量控制系统通过数据线(23)与数据采集区机构中的计算机(24)相连。
2.根据权利要求1所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置,其特征在于:所述的注水通道(14)、输送通道(16)及锥形沉积物注入口(19)均由不锈钢制作,其中沉积物注入口及其匹配的输送通道应位于注水通道下游方向;进入水槽箱(1)的输送通道末端安装于塑料渗水板(10)及不锈钢导水槽(5)上部;水流和沉积物分别由水泵(15)和砂泵(20)压入输送通道(16)内,产生输送动力;流量控制系统分为沉积物注入流量控制装置、进水流量控制装置及输出流量控制装置三部分,沉积物注入流量控制装置、进水流量控制装置及输出流量控制装置均由电子流量计(18)和智能阀门控制器(17)构成。
3.根据权利要求2所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置,其特征在于:所述的塑料渗水板(10)的网格为边长为10cm的方格。
4.根据权利要求3所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置,其特征在于:所述的照明系统采用单点光源LED照明灯(2),拍摄系统采用单反数码相机(3)构成,单点光源和数码相机均配备有可调节支架,可调节支架包括支杆、调节套筒、横杆、固定模具及滑动槽。
5.一种权利要求1或2或3或4所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置的实验方法,其特征在于:
实验准备阶段,将水槽箱底部塑料渗水板(10)内充填满不同粒度的石英砂或粘土物质,使其表面平整,并根据需要将水槽箱底部调整到所需坡度,将水槽箱内部可移动不锈钢侧板(4)调整至所需夹角大小;根据实验所要模拟的对象,准备不同粒级的碎屑沉积物,并按一定比例进行配比以达到符合所要模拟的洪水物质条件;
实验过程阶段,将所配好的碎屑沉积物倒入锥形沉积物注入口(19),同时接通注水通道(14)的自来水供应,开启水泵(15)、砂泵(20)和沉积物注入口(19)处及注水通道处的智能阀门和电子流量计(18),根据实验需要,设置智能阀门开启大小,监控电子流量计(18)读数,调整水流流量与沉积物注入流量的大小及其比值以达到实验所需条件,待流水与碎屑沉积物在输送通道(16)内部充分混合后,设置进入沉积区水槽箱的输送通道末端智能阀门开启大小,以及监控电子流量计(18)读数,使所模拟的洪水流体以特定的流量大小进入水槽箱内部发生沉积作用;在确保足够量的流水供应和沉积物供应条件下不断改变四个参数,沉积物注入流量、注水流量、模拟洪水流体的总流量及洪水流体持续时间,达到模拟不同洪水流体条件下其沉积地貌演化过程差异的目的;选择连续式拍摄视频或间断式拍摄照片记录实验过程和结果;
实验完成后,首先停止水流及沉积物的供给,待水槽箱沉积体内部多余流水排出后,用喷壶对所形成的沉积体喷洒定型试剂,并用水槽箱上部的三维激光扫描仪进行整体扫描获取三维数据信息,之后对沉积体进行切片,观察拍摄其内部的沉积特征和构型模式,并对整个实验结果和数据进行处理、记录和分析。
6.根据权利要求5所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置的实验方法,其特征在于:所述的实验过程阶段,实时改变水槽箱(1)内部可移动不锈钢侧板(4)夹角和水槽箱(1)底部自动坡度调节装置(7)的坡度大小,模拟在不同外部条件即不同地形坡度和地貌限制程度下洪水的沉积过程差异。
7.根据权利要求5所述的模拟阵发性洪水沉积过程的水槽实验装置的实验方法,其特征在于:所述的实验过程阶段,多次改变水槽箱(1)底部塑料渗水板(10)内所充填的石英砂粒度大小、石英砂及粘土分布面积,模拟不同外部基底性质下洪水的沉积过程差异。