CN106290800B - 一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法及装置，所述装置包括可升降边坡模拟装置、漫流冲刷模拟装置、水土收集装置、流速测定装置、坡面形态摄像装置；其试验方法是通过控制水流流量，形成坡面漫流及渗流，收集漫流水、渗流水以及漫流水冲刷坡面形成的泥沙量。实现定量测量水流的流量、流速、侵蚀深度、产沙量等。采用压实土浸水至饱和后进行模拟，提高了边坡冲刷室内模拟试验效率，缩短试验周期，试验结果表明了边坡侵蚀沟最大深度及产沙量随时间的变化规律，揭示坡后汇水水流侵蚀能力与边坡坡长、坡度、时间的关系，为预测水流侵蚀规模、是否需要对边坡防护与加固提供依据，本发明装置结构简单，操作方便，适于边坡土体土力学参数的测量。
Description
技术领域
本发明公开了一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法及装置，属于土体土力学参数测量技术领域。
背景技术
冲刷水毁是边坡工程中常见的一种破坏模式，随着国内工程建设地不断拓展，侵蚀水毁问题日益突出，现已成为我国公路、铁路、水利等领域边坡工程中关注的热点问题。边坡侵蚀破坏多见于人工开挖或填方的边坡，由于边坡防护常晚于工程建设，坡表长时间暴露在自然环境下，受自然条件的影响；特别是在强降雨条件下，坡后水流汇聚形成漫流，大量水体沿坡面向下流动时带走大量泥沙，使坡表受到严重侵蚀，水流入渗后又降低了土体的抗剪强度，很可能导致边坡失稳破坏，给实际工程带来严重的安全隐患。
国内外学者已通过试验对边坡侵蚀破坏模式及过程进行了大量研究。其中，如何有效模拟边坡实际冲刷过程，针对最主要因素进行量化分析，是研究边坡冲刷问题的关键。目前，国内对边坡冲蚀的研究方法及装置，主要针对两个方面：
(1)强调降雨对边坡侵蚀的影响。这类发明主要通过模拟不同雨量、雨强、雨水，定性地分析降雨对边坡表层形态变化的影响以及对填料土体含水量、力学性质的影响。试图建立降雨与边坡侵蚀程度的量化关系。实际上对于大多数工程边坡，坡后的汇水面积超过了坡面，由坡后降雨汇聚形成的漫流是边坡表层冲蚀破坏的最主要影响因素。对降雨来说，雨滴的击溅作用会造成边坡表层土壤不同程度的结皮，这会使土体孔隙变小，下渗减少、产流时间提前，加大了水流对边坡冲蚀研究的复杂程度。同时，降雨的模拟也很难与现场实际环境相符，降雨的高度、雨滴的密集程度、降雨过程中雨强的变化都无法在模拟中实现，这阻碍了边坡侵蚀研究进一步深入的开展。
(2)研究径流对边坡侵蚀的影响。这类发明采用在坡顶处施加束状水流的方式对边坡进行冲蚀，能够定量分析水流流量、流速对边坡冲沙量、冲沟深度的影响。但在实际边坡工程中，雨水会首先在坡后汇聚，冲刷水流最初是以漫流的方式进行，随着时间的推移才逐渐冲蚀形成细沟或浅沟径流。同时，渗流对边坡的侵蚀及稳定性的影响不容忽略，工程中常需控制渗流量的大小以维护边坡稳定，而在此类装置中没有考虑坡表的渗流。
综上所述，现有的研究往往只考虑坡表降雨对坡面侵蚀的影响，忽略了坡后汇水在坡顶处形成的漫流，而后者是边坡冲刷水毁主要的因素。以广佛肇高速60米长试验段为例，半幅路堤汇水面积达780m2，大量雨水汇集后沿坡面冲刷，使表层土体流失，加快了水流下渗速度，给边坡工程带来了严重的安全问题，同时也给公路的修建与正常运营造成了巨大影响。
因此，市场需要一种能够模拟实际边坡漫流侵蚀的试验方法及装置，充分考虑现场径流与渗流的实际运移情况，建立水流流量、流速、坡度、坡长与边坡侵蚀程度之间的联系，预测工程中边坡在当地气候条件下可能造成的冲蚀程度，指导边坡维护，确保边坡稳定提供参考。
发明内容
本发明的目的在于克服现有室内试验装置在研究边坡冲蚀问题上的不足，针对南方多雨气候，边坡土体易被水流冲刷的特点，提供一种结构简单、操作方便的土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置；通过模拟边坡冲刷的水力侵蚀环境来快速获得坡体侵蚀的各项必要数据。
本发明的另一个目的在于提供一种基于土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置的土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，包括可升降边坡模拟装置、漫流冲刷模拟装置，其特征在于：所述可升降边坡模拟装置包括底座、试槽装置、坡度调节装置，所述漫流冲刷模拟装置安装在所述试槽装置的顶部，所述漫流冲刷模拟装置包括漫流管、漫流板、供水装置，所述漫流板与漫流管外圆相切并连接为一体，在所述漫流管上设有出水孔以及与供水装置联通的进水口。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，还包括水土收集装置，所述水土收集装置安装在所述试槽装置的底部，承接流经试槽装置的漫流水、渗流水以及漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，所述水土收集装置设有2个收集容器，分别承接渗流水以及漫流水和漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，还包括流速测定装置，所述流速测定装置包括2台高速摄像机、标尺；2台高速摄像机通过支架分别安装在试槽装置上部及下部，所述标尺沿试槽装置的长度方向设置。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，还包括坡面形态摄像装置，所述坡面形态摄像装置通过支架安装在试槽装置中部，且摄像装置的镜头所在平面与试槽装置所在平面平行。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，所述漫流冲刷模拟装置中，漫流管通过螺栓插装在设于试槽装置长度方向的轨道中，可以沿轨道方向滑动，通过旋装于螺杆上的螺母定位；
漫流管上的出水孔在同一直线上均匀分布，出水孔流出的水洒落在漫流板上。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，供水装置包括水箱、水泵、流量调节阀、流量计、水管，所述水管一端插装在水箱中，另一端与漫流管联通，在水管上依次安装有水泵、流量调节阀、流量计。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，所述可升降边坡模拟装置中，试槽装置包括填料槽、渗流槽，坡度调节装置包括角度测量仪、液压千斤顶；所述填料槽安装在渗流槽上，渗流槽一端铰接在底座上，另一端与设于底座上的液压千斤顶连接；渗流槽与底座之间夹角的变化范围为0°～70°；所述角度测量仪安装在试槽装置上。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，填料槽底板设有渗流透水孔，渗流透水孔设有开启或关闭的开关，在填料槽底板上还覆盖有土工布。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法，包括下述步骤：
第一步：填料、压实、饱和
将现场取得的填料土体填充进填料槽中，按待测试边坡的实际压实度压实，浸水至饱和，静置均质24h以上，在填料土体表面覆盖防蒸发膜并关闭填料槽底板设置渗流透水孔；
第二步：调节坡度
按照待测试边坡的坡度，调节试槽装置与底座之间夹角，使试槽与实际模拟边坡坡度相一致；
第三步：确定漫流流量
根据实际工程中边坡所在区域降雨重现期和降雨历时内的平均降雨强度、径流系数、汇水面积，按JTG/T D33-2012《公路排水设计规范》水文计算公式计算坡后汇水区域的流量；按汇水区域的流量/坡宽，得到单宽流量；
第三步：标定冲刷水流坡顶流速
开启水泵，向漫流管送水，使漫流管出水孔流出的水在漫流板上形成漫流，调整流量调节阀的流量达到第三步计算得到的单宽流量，采用染色剂示踪法测定水在漫流板上的流速，记为坡顶流速V0；
第四步：测量、记录
移除填料土体表面的防蒸发膜，开启渗流透水孔，使漫流水流经填料土体表面，绝大部分漫流水将对填料土体表面进行冲刷，极少部分渗入填料土体中，延续10-40分钟后，截断漫流水，结束试验；试验过程中，拍摄坡面视频，记录细沟开展的条数、形状、宽度；用染色剂示踪法定时测定漫流水流至填料土体底部时的流速，记为坡脚流速Vi，i＝1、2、3….n；按测定坡脚流速Vi的时点，测量冲蚀沟的最大深度，通过水土收集装置分别收集渗流水，漫流水和漫流水冲刷填料土体形成的泥沙；
第五步；数据处理
分别称量漫流水、渗流水、泥沙的重量，以冲刷时间为横坐标，漫流水、渗流水、泥沙重量、冲蚀沟的最大深度以及坡脚流速Vi为纵坐标，建立坐标系，绘制不同侵蚀影响因素随时间的变化曲线；计算冲蚀沟达到30cm时所需要的时间及对应时间下的产沙量大小；据此可估算实际边坡在当前水力条件下的冲蚀规模，为边坡的防护加固提供依据。
本发明一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法，填料槽中填料土体厚度为20-40cm。
本发明提供的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法及装置，通过调整填料压实度、含水率、试槽坡度模拟不同类型实际边坡，通过调节水泵功率控制冲刷水流流量和流速的大小模拟不同工况实际冲刷条件，通过收集***和监测***得到冲刷水量、渗流量、流失泥沙量的数据来研究边坡水毁机理并给防护治理提供借鉴。
本发明能够通过试验得到的数据计算不同土质填料、流速、坡度、坡长对边坡侵蚀能力的影响。对同一类型边坡可以得到，坡度与产沙量、坡长与产沙量，流速与产沙量的关系，从而明确对边坡侵蚀量最重要的影响因素。当密度影响最大时，可对坡面适当压实、采取刚性防护或半刚性防护措施；当坡长影响最大时，可增加截水措施或增设平台；当流速影响最大时，可在坡顶设排水沟，减小坡顶汇水面积，增加水流汇聚的时间。当坡度影响最大时，说明水流下行能量增加快，可采取复合方式，增加坡面阻水结构，减小水流能量增加速率。通过本发明试验的结果，可根据边坡的实际特性采取针对性的措施进行有效抗水流侵蚀防护。既减少了因抗冲蚀措施防护措施过度导致的资金浪费，又降低了因防护能力不足造成的重复施工的风险，具有较好的实际工程应用价值。
本发明避免了因降雨造成的坡表溅蚀破坏及击溅作用对水流流速的干扰，确定坡面水流的初始流速，全面模拟了坡面水流汇聚，细沟、浅沟形成开展的过程。能够定量研究流速、流量与边坡冲蚀量之间的关系，为深入探究边坡水毁机理提供了条件。
在填料的压实过程中，根据填料土体初始干密度的大小选择不同的分层压实厚度，初始干密度较大时，每1cm厚度压实一次，当初始干密度较小时，频繁的压实操作会导致土体过密，故分层压实厚度需适量增加。水流冲刷过程前，因先对流量及流速进行标定，了解水泵不同功率在不同坡度下对应的水流流量及流速，合理设计试验方案。本发明不仅可以收集冲刷导致的水土流失量，同时还能收集在冲刷过程中下渗至试槽底部的渗流流量，这为研究边坡水毁机理提供了必要的依据。
因此，相对于传统野外模拟边坡冲刷研究、室内堆填土坡冲刷研究、人工降雨边坡冲刷研究，本发明的优点是：
1.能够模拟实际边坡坡后汇水漫流。基于当地气象资料及边坡实际汇水面积计算得到漫流的流量及流速，本发明能够实现对边坡坡顶漫流的模拟，更加贴合工程实际。
2.能够同时模拟径流和渗流的影响。与同类型方法及装置相比，本发明不仅能够研究坡表侵蚀，还能够对冲刷作用下的渗流量及渗流速度进行量化研究。
3.能够进行水力侵蚀破坏渐进机理的研究。避免了因降雨造成的溅蚀对坡表土体形态与水流流速的影响。与人工降雨边坡冲刷试验相比，本发明能够较为精确的控制冲刷水流的流量与流速，这为研究边坡冲沙量与冲刷水流之间的关系提供了借鉴和依据。
4.能够预估一定降雨条件下边坡受坡后汇水水流侵蚀的程度。本发明最大的特点在于能够用于预测一定雨强、降雨历时条件下，实际边坡遭受水流侵蚀的程度，从而为边坡的防护与加固提供依据。
综上所述，本发明结构简单合理、操作方便，通过模拟边坡冲刷的水力侵蚀环境来快速获得坡体侵蚀的各项必要数据，能够定量测量水流的流量、流速、侵蚀深度、产沙量等。为研究边坡水毁机理提供了必要的依据。解决了边坡冲刷模拟中因气候条件复杂多变，试验重复性差的问题；通过研究一定降雨条件下，边坡侵蚀沟最大深度及产沙量随时间的变化规律，以此揭示坡后汇水水流侵蚀能力与边坡坡长、坡度、时间的关系，进而对水流侵蚀规模进行预测，以此为施工期边坡的防护与加固提供依据；采用压实土浸水至饱和后进行模拟，提高了边坡冲刷室内模拟试验效率，缩短试验周期，节约试验成本，并且装置结构简单，操作方便，能够在相关领域进行推广。
附图说明
附图1所示为本发明整体结构示意图。
附图2为本发明底试槽测试图。
附图3为本发明试槽俯视图。
附图4为本发明漫流出流装置图。
附图5为初始干密度1.28g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时坡顶、坡脚水流流速及含沙量示意图。
附图6为初始干密度1.58g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时坡顶、坡脚水流流速及含沙量示意图。
附图7为初始干密度1.28g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时最大冲蚀深度随时间变化示意图。
附图8为初始干密度1.58g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时最大冲蚀深度随时间变化示意图。
附图9为初始干密度1.28g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时含沙量随时间变化示意图。
附图10为初始干密度1.58g/cm3的花岗岩残积土填料斜坡在水流冲刷时含沙量随时间变化示意图。
附图1、2、3、4中：
1---底座，2---试槽装置，3---坡度调节装置，4---漫流管，5--漫流板，6---出水孔，8---螺栓，9---轨道，10---螺母，11--水箱，12---水泵，13---流量调节阀，14---流量计，15---水管，16、17---高速摄像机，18---标尺，19---支架，20---摄像装置，21，22---收集桶。
试槽装置2中，2-1---填料槽，2-2---渗流槽，2-3---填料槽底板，2-4---渗流透水孔，2-5---开关；
坡度调节装置3中，3-1---角度测量仪，3-2---液压千斤顶；
从附图5可以看出：；密度为1.28g/cm3的土质填料边坡，其坡顶流速随时间增加逐渐减小，坡脚流速随时间增加逐渐增大；
从附图6可以看出：密度为1.58g/cm3的土质填料边坡，其坡顶流、坡脚流速大小随时间增加上下波动，但整体保持稳定；
从附图7可以看出：干密度为1.28g/cm3的土质填料边坡，其冲沙量随着时间的增加而增加，起始时刻冲沙量增加速率快，增速随着时间增加而减小；
从附图8可以看出：密度为1.58g/cm3的土质填料边坡，其含冲沙量随着时间的增加而增加，起始时刻冲沙量增加速率快，增速随着时间增加而减小；
从附图9可以看出：密度为1.28g/cm3的土质填料边坡，其最大冲蚀深度随着冲刷时间的增加而增加，起始时刻增加速率快，后逐渐趋向平缓，冲蚀深度达到30cm时保持不变；
从附图10可以看出：密度为1.58g/cm3的土质填料边坡，其最大冲蚀深度随着冲刷时间的增加而增加，起始时刻增加速率快，后逐渐趋向平缓，冲蚀深度达到30cm时保持不变。
具体实施方式
实施例1
参见附图1、2、3、4，本发明土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，包括可升降边坡模拟装置、漫流冲刷模拟装置；
所述可升降边坡模拟装置包括底座1、试槽装置2、坡度调节装置3，所述漫流冲刷模拟装置安装在所述试槽装置的顶部，所述漫流冲刷模拟装置包括漫流管4、漫流板5、供水装置，所述漫流板5与漫流管4外圆相切并连接为一体，在所述漫流管4上设有出水孔6以及与供水装置联通的进水口，漫流管4通过螺栓8插装在设于试槽装置2长度方向的轨道9中，可以沿轨道9方向滑动，通过旋装于螺杆上的螺母10定位；
漫流管4上的出水孔6在同一直线上均匀分布，出水孔6流出的水洒落在漫流板5上；
所述可升降边坡模拟装置中，试槽装置2包括填料槽2-1、渗流槽2-2，坡度调节装置3包括角度测量仪3-1、液压千斤顶3-2；所述填料槽2-1安装在渗流槽2-2上，渗流槽2-2一端铰接在底座1上，另一端与设于底座1上的液压千斤顶3-2连接；渗流槽2-2与底座1之间夹角的变化范围为0°～70°；所述角度测量仪3-1安装在试槽装置2上，填料槽底板2-3设有渗流透水孔2-4，渗流透水孔2-4设有开启或关闭的开关2-5，在填料槽底板2-3上还覆盖有土工布；
漫流冲刷模拟装置中，供水装置包括水箱11、水泵12、流量调节阀13、流量计14、水管15，所述水管15一端插装在水箱11中，另一端与漫流管4联通，在水管15上依次安装有水泵12、流量调节阀13、流量计14；
本实施例中，还包括水土收集装置，所述水土收集装置安装在所述试槽装置2的底部，承接流经试槽装置2的漫流水、渗流水以及漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙；
所述水土收集装置设有2个收集桶21、22，分别承接渗流水以及漫流水和漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙；
本实施例中，还包括流速测定装置，所述流速测定装置包括2台高速摄像机16、17，标尺18；2台高速摄像机通过支架19分别安装在试槽装置2上部及下部，所述标尺18沿试槽装置2的长度方向设置；
本实施例中，还包括坡面形态摄像装置20，所述坡面形态摄像装置20通过支架安装在试槽装置2中部，且摄像装置的镜头所在平面与试槽装置所在平面平行。
实施例2
针对广佛肇高速公路工程现场K117+070—K117+130标段路堤边坡的试验
一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验方法，包括下述步骤：
第一步：填料、压实、饱和
将现场取得的填料土体填充进填料槽2-1中，按待测试边坡的实际压实度压实至厚度为30cm，浸水至饱和，静置均质24h以上，在填料土体表面覆盖防蒸发膜并关闭填料槽底板设置渗流透水孔；
第二步：调节坡度
待测试边坡的坡度为33.7度(坡比1:1.5)，调节试槽装置2与底座1之间夹角，使试槽与实际模拟边坡坡度相一致；
第三步：确定漫流流量
根据实际工程中边坡所在区域降雨重现期和降雨历时内的平均降雨强度、径流系数、汇水面积，按《公路排水设计规范》水文计算公式计算坡后汇水区域的流量；
第三步：标定冲刷水流坡顶流速
开启水泵12，向漫流管4送水，使漫流管4出水孔6流出的水在漫流板5上形成漫流，调整流量调节阀13的流量达到计算所得流量，采用染色剂示踪法测定水在漫流板上的流速，记为坡顶流速V0；
第四步：测量、记录
移除填料土体表面的防蒸发膜，开启渗流透水孔2-4，使漫流水流经填料土体表面或渗入填料土体中，延续10-40分钟后，截断漫流水，结束试验；试验过程中，拍摄坡面视频，记录细沟开展的条数、形状、宽度；用染色剂示踪法定时测定漫流水流至填料土体底部时的流速，记为坡脚流速Vi，i＝1、2、3….n；按测定坡脚流速Vi的时点，测量冲蚀沟的最大深度，通过水土收集装置分别收集渗流水，漫流水和漫流水冲刷填料土体形成的泥沙；
第五步；数据处理
分别称量漫流水、渗流水、泥沙的重量，以冲刷时间为横坐标，漫流水、渗流水、泥沙重量、冲蚀沟的最大深度以及坡脚流速Vi为纵坐标，建立坐标系，绘制不同侵蚀影响因素随时间的变化曲线；得到附图5、6、7、8、9、10，其中图7、8、9、10曲线由实测数据拟合得到，拟合公式如下：
其中y表示纵坐标数据(冲沙量、冲蚀深度)，x表示横坐标数据(冲蚀历时)，a、b为拟合系数，R2为拟合相关系数。拟合参数及对应拟合曲线相关系数如表1所示：
表1
由表1可知，拟合曲线的相关系数在0.9966～0.9985之间，拟合精度＞0.9，预测结果具有较高的可信度，能够满足一般工程研究的需要。
从附图5-10分别可以看出：在试验模拟的边界条件下，流速随时间的变化不大，而最大冲蚀深度与冲沙量随着冲刷时间的增加不断增大，初始时刻增加速度快，而后增速逐渐放缓，当冲蚀沟深度达到30cm附近时，其深度不再继续增加，经过深沟的水流不再具有带动沟底泥沙运移的动力。
根据拍摄的坡面图片和测量数据，计算冲蚀沟达到30cm时所需要的时间及对应时间下的产沙量大小；根据试验可知，当冲刷深度接近30cm时，由于冲蚀沟底的坡度逐渐趋于水平，水流运移泥沙的能力显著下降，冲蚀深度基本不再增加，侵蚀量急剧减小，冲蚀量随时间增加不再发生较大变化。此时的边坡侵蚀量可认为是此边坡遭受一定降雨条件下的可能最大冲蚀规模；据此可建立实际边坡坡顶漫流量与侵蚀规模的联系，估算实际边坡在同等流量条件下达到最大冲蚀深度时所造成的冲蚀规模，由此判断是否需要对边坡进行防护加固，并预估需要进行边坡修复的土方总量，为边坡工程的防护治理提供依据。
Claims (7)
1.一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，包括可升降边坡模拟装置、漫流冲刷模拟装置、水土收集装置、流速测定装置，其特征在于：所述可升降边坡模拟装置包括底座、试槽装置、坡度调节装置，所述漫流冲刷模拟装置安装在所述试槽装置的顶部，所述漫流冲刷模拟装置包括漫流管、漫流板、供水装置，所述漫流板与漫流管外圆相切并连接为一体，在所述漫流管上设有出水孔以及与供水装置联通的进水口；所述水土收集装置安装在所述试槽装置的底部，承接流经试槽装置的漫流水、渗流水以及漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙；所述流速测定装置包括2台高速摄像机、标尺；2台高速摄像机通过支架分别安装在试槽装置上部及下部，所述标尺沿试槽装置的长度方向设置；
所述漫流冲刷模拟装置中，漫流管通过螺栓插装在设于试槽装置长度方向的轨道中，可以沿轨道方向滑动，通过旋装于螺杆上的螺母定位；
漫流管上的出水孔在同一直线上均匀分布，出水孔流出的水洒落在漫流板上。
2.根据权利要求1所述的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，其特征在于：所述水土收集装置设有2个收集容器，分别承接渗流水以及漫流水和漫流水冲刷试槽装置中填筑的待测土样形成的泥沙。
3.根据权利要求1所述的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，其特征在于：还包括坡面形态摄像装置，所述坡面形态摄像装置通过支架安装在试槽装置中部，且摄像装置的镜头所在平面与试槽装置所在平面平行。
4.根据权利要求1所述的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，其特征在于：供水装置包括水箱、水泵、流量调节阀、流量计、水管，所述水管一端插装在水箱中，另一端与漫流管联通，在水管上依次安装有水泵、流量调节阀、流量计。
5.根据权利要求4所述的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，其特征在于：所述可升降边坡模拟装置中，试槽装置包括填料槽、渗流槽，坡度调节装置包括角度测量仪、液压千斤顶；所述填料槽安装在渗流槽上，渗流槽一端铰接在底座上，另一端与设于底座上的液压千斤顶连接；所述角度测量仪安装在试槽装置上。
6.根据权利要求5所述的一种土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置，其特征在于：所述填料槽底板设有渗流透水孔，渗流透水孔设有开启或关闭的开关，在填料槽底板上还覆盖有土工布。
7.一种采用如权利要求1所述的土质边坡抗水流侵蚀能力模拟试验装置的试验方法，包括下述步骤：
第一步：填料、压实、饱和
将现场取得的填料土体填充进填料槽中，按待测试边坡的实际压实度压实，浸水至饱和后，在填料土体表面覆盖防蒸发膜并关闭填料槽底板设置渗流透水孔；
第二步：调节坡度
按照待测试边坡的坡度，调节试槽装置与底座之间夹角，使试槽与实际模拟边坡坡度相一致；
第三步：确定漫流流量
根据实际工程中边坡所在区域降雨重现期和降雨历时内的平均降雨强度、径流系数、汇水面积，计算坡后汇水区域的流量；按汇水区域的流量/坡宽，得到单宽流量；
第三步：标定冲刷水流坡顶流速
开启水泵，向漫流管送水，使漫流管出水孔流出的水在漫流板上形成漫流，调整流量调节阀的流量达到第三步计算得到的单宽流量，采用染色剂示踪法测定水在漫流板上的流速，记为坡顶流速V0；
第四步：测量、记录
移除填料土体表面的防蒸发膜，开启渗流透水孔，使漫流水流经填料土体表面，延续10-40分钟后，截断漫流水，结束试验；试验过程中，拍摄坡面视频，记录细沟开展的条数、形状、宽度；用染色剂示踪法定时测定漫流水流至填料土体底部时的流速，记为坡脚流速Vi，i＝1、2、3….n；按测定坡脚流速Vi的时点，测量冲蚀沟的最大深度，通过水土收集装置分别收集渗流水，漫流水和漫流水冲刷填料土体形成的泥沙；
第五步；数据处理
分别称量漫流水、渗流水、泥沙的重量，以冲刷时间为横坐标，漫流水、渗流水、泥沙重量、冲蚀沟的最大深度以及坡脚流速Vi为纵坐标，建立坐标系，绘制不同侵蚀影响因素随时间的变化曲线。
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