CN102179331A

CN102179331A - 一种自动控制模拟降雨装置及其使用方法

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Publication number: CN102179331A
Application number: CN2011101133187A
Authority: CN
Inventors: 陈洪凯; 何晓英; 唐红梅; 钟盈
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: CN102179331B

Abstract

为克服技术模拟降雨喷洒装置不能有效调控、模拟不同降雨强度等问题，本发明提出一种山地灾害减灾防灾技术研究中模拟人工降雨的自动控制模拟降雨装置及其使用方法。本发明自动控制模拟降雨装置包括模型槽和供水装置、控制装置及喷洒装置，模型槽设置在喷洒装置的正下方，供水装置和控制装置设置在模型槽的后部，其中，所述供水装置包括蓄水池和潜水泵，其潜水泵设置于蓄水池中；所述控制装置包括主控阀、次控阀和流量表，其主控阀的一端通过总水管连接潜水泵，另一端连接流量表，次控阀的一端连接总水管，另一端连接回水管并与蓄水池连接，流量表的一端连接主控阀，另一端连接左右进水管；所述喷洒装置包括左右进水管、控制阀和喷头，其左右进水管连接流量表并根据喷头的排数分成与之数量相同的分路，控制阀设置在每一分路底部，分路的上部设置有喷头。

Description

一种自动控制模拟降雨装置及其使用方法

发明领域

本发明涉及到山地灾害减灾防灾技术研究领域，特别涉及到山地灾害减灾防灾技术研究中模拟人工降雨的自动控制模拟降雨装置及其使用方法。

背景技术

我国是一个多山的国家，山地丘陵占国土总面积2/3以上，是世界上暴雨、洪水及其次生泥石流、滑坡等山地灾害最严重的国家之一，严重威胁山区公路、山地城市及矿山建设及安全营运。不完全统计表明，我国每年因山地灾害造成的直接经济损失超过500亿元人民币，年累计伤亡人数1万人以上。

近三十年来，国内外广大科技工作者对山地灾害的形成、演变及防治进行了大量研究，科学认识灾害形成原因、演变机制是实现灾害有效防治科学依据的观点及工作思路已经得到学术界及职能管理部门的高度认同。散体滑坡、泥石流等重大地质灾害的孕育和演变主要受控于极端降雨条件，有效模拟并人工控制不同强度的降雨条件是揭示散体滑坡、泥石流灾害形成及演变过程的重要科学途径。目前，国内外有小尺度模拟降雨喷洒装置，通过控制进出口流量反算降雨量。然而，现有技术模拟降雨喷洒装置除存在尺度较小的缺陷外，还存在不能有效调控、模拟不同降雨强度，装置的重复使用性及多功能性较差等问题。

发明内容

为克服技术模拟降雨喷洒装置不能有效调控、模拟不同降雨强度等问题，本发明提出一种山地灾害减灾防灾技术研究中模拟人工降雨的自动控制模拟降雨装置及其使用方法。本发明自动控制模拟降雨装置包括模型槽和供水装置、控制装置及喷洒装置，模型槽设置在喷洒装置的正下方，供水装置和控制装置设置在模型槽的后部，其中，所述供水装置包括蓄水池和潜水泵，其潜水泵设置于蓄水池中；所述控制装置包括主控阀、次控阀和流量表，其主控阀的一端通过总水管连接潜水泵，另一端连接流量表，次控阀的一端连接总水管，另一端连接回水管并与蓄水池连接，流量表的一端连接主控阀，另一端连接左右进水管；所述喷洒装置包括左右进水管、控制阀和喷头，其左右进水管连接流量表并根据喷头的排数分成与之数量相同的分路，，每一分路设置一排喷头，分路控制阀设置在每一分路底部，喷头设置在分路的上部。

进一步的，本发明自动控制模拟降雨装置的设置有4－6排喷头，每排设置有2－4个喷头，喷头之间的间隔为80－120cm。

进一步的，本发明自动控制模拟降雨装置的喷头分别采用型号为BT6、BT12.5或BT25三种标准喷头。

本发明自动控制模拟降雨装置的使用方法，采用主管道流量和喷头型号的组合控制模拟实现小雨到特大暴雨的不同强度的降雨，包括：根据需要模拟的降雨强度在喷头开启控制表中选择开启喷头的型号，根据开启喷头的排数及模拟降雨的强度在不同降雨强度控制参数图中选择总水管的流量，所述喷头开启控制表为模拟降雨量与喷头型号的对照表，所述不同降雨强度控制参数图为“总水管流量－降雨量－开启喷头排数”的对应关系图，根据开启喷头的排数和模拟降雨量确定总水管的流量。

本发明自动控制模拟降雨装置的使用方法，包括以下步骤：

1、根据实验目的确定需要模拟的降雨量、降雨面积和待观察模型，并在模型槽设定降雨面积的部位设置待观察模型；

2、根据模拟降雨量由“喷头开启控制表”选择喷头型号，并将其安装相应喷头位置；

3、根据设定的降雨面积确定开启喷头的排数，由“不同降雨强度控制参数图”相应喷头排数的曲线根据降雨量确定总水管流量；

4、开启潜水泵，调节主控阀和次控阀使供水量保持在总水管流量；

5、观察并记录模型槽中待观察模型的形成和演变过程。

本发明自动控制模拟降雨装置的有益技术效果是能够通过流量和喷头的组合控制，模拟小雨到特大暴雨的不同强度的降雨和持续降雨时间，从而有利于对散体滑坡、泥石流灾害的形成及演变过程进行模型试验研究。

附图说明

附图1是本发明自动控制模拟降雨装置实施例的结构示意图；

附图2是本发明自动控制模拟降雨装置实施例的供水管路示意图；

附图3是本发明自动控制模拟降雨装置实施例使用方法的不同降雨强度控制参数图。

下面结合附图及具体实施例对本发明自动控制模拟降雨装置及其使用方法作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明自动控制模拟降雨装置实施例的结构示意图，附图2是本发明自动控制模拟降雨装置的供水管路实施例示意图，图中，1是蓄水池，2是回水管，3是左右进水管，4是支架，5是控制阀，6是模型槽，7是流量表，8是次控阀，9是总水管，10是喷头，11是主控阀，12为潜水泵。由附图1可知，本发明自动控制模拟降雨装置包括模型槽6和供水装置、控制装置及喷洒装置，模型槽6设置在喷洒装置的正下方，供水装置和控制装置设置在模型槽6的后部，其中，所述供水装置包括蓄水池1和潜水泵12，其潜水泵12设置于蓄水池1中；所述控制装置包括主控阀11、次控阀8和流量表7，其主控阀11的一端通过总水管9连接潜水泵12，另一端连接流量表7，次控阀8的一端连接总水管9，另一端连接回水管2并与蓄水池1连接，流量表7的一端连接主控阀11，另一端连接左右进水管3；所述喷洒装置包括左、右进水管3、控制阀5和喷头10，其左右进水管3连接流量表7并根据喷头10的排数分成与之数量相同的分路，控制阀5设置在每一分路底部，分路的上部设置有喷头10。由附图2可知本发明自动控制模拟降雨装置的供水管路的连接为潜水泵12从蓄水池1中抽水，经过总水管9连接主控阀11，再连接流量表7，到达模型槽6一端后分为左、右进水管3，然后，再经过控制阀5连接到位于支架4上部的喷头10，喷头10自上至下分为6排。另外，为保证总水管的流量稳定，在蓄水池1与总水管9之间还设置有次控阀8。次控阀8连接回水管8，回水管8与蓄水池1连接。次控阀8打开时，总水管9中的部分水通过回水管返回蓄水池，次控阀8打开的程度与回水量的多少相关。因此，系统流量控制由主控阀11粗调，次控阀8细调，在调节控制阀过程中以流量表读数作为参考标准。因此，次控阀的8使用可以避免潜水泵抽水进入流量表之前流量不稳定的问题，确保供水稳定。

为保证喷头喷洒的水能够均匀的喷洒在实验模型上，因此，喷头应当均匀的设置在模型槽正上方。根据模型槽面积的大小，本发明自动控制模拟降雨装置在模型槽正上方设置有4－6排喷头，每排设置有2－4个喷头，喷头之间的间隔为80－120cm。在附图1和附图2所示的本发明自动控制模拟降雨装置实施例中，喷洒装置设置有6排喷头，每排设置有喷头3个喷头，喷头之间的间距为120cm。附图2中虚线所示区域为有效降雨区域。

本发明自动控制模拟降雨装置的使用方法采用主管道流量和喷头型号的组合控制模拟实现小雨到特大暴雨的不同强度的降雨，包括：根据需要模拟的降雨强度在喷头开启控制表中选择喷头的型号，根据开启喷头的排数及模拟降雨的强度在不同降雨强度控制参数图中选择总水管的流量，所述喷头开启控制表为降雨量与喷头型号的对照表，所述不同降雨强度控制参数图为“总水管流量－降雨量－开启喷头排数”的对应关系图。喷头开启控制表和不同降雨强度控制参数图均根据实验数据分析、总结求得。

表1为喷头开启控制表。由表1可知，在模拟5－15mm/min的降雨量时，第1－6排的所有喷头均应选择BT6型的喷头；在模拟20mm/min的降雨量时，第1－6排的所有喷头均应选择BT12.5型的喷头；在模拟25mm/min的降雨量时，第1－4排的喷头均应选择BT12.5型的喷头，第5排的喷头选择BT12.5型或者BT25型的喷头，第6排的喷头选择BT25型的喷头，

表1：喷头开启控制表

附图3为本发明自动控制模拟降雨装置实施例使用方法的不同降雨强度控制参数图，图中，横坐标为不同的降雨强度，单位为mm/min；纵坐标为总水管的流量，即流量表指示的流量，单位为m³/h；曲线标识喷头开启数量分别为1－6排时流量与降雨量的关系。由图可知，在本实施例中设定降雨强度分别为5mm/10min、10mm/10min、15mm/10min、20mm/10min和25mm/10min等五个等级。降雨面积则可根据实验要求选择分别开启1－6排的喷头。在本实施例中，设置有6排喷头，每排设置有3个喷头，喷头之间的间距为120cm。显然，如果只需选择一半的降雨面积则可只开启后面3排喷头，如果需要选择全部的降雨面积，则需要开启全部6排的喷头。在确定需要开启的喷头排数和模拟降雨量后时，则按照标识有排数的曲线在附图3中选择总水管的流量。

在采用本发明自动控制模拟降雨装置进行实验时，先在模型槽中设置需要观察和研究的滑坡散体或者泥石流滑坡体，然后，根据实验确定的开启喷头的排数和模拟的降雨强度，在喷头开启控制表中选择喷头的型号，在不同降雨强度控制参数图中选择总水管的流量，开启喷洒装置并模拟出所需强度的降雨，同时观察模型槽中滑坡散体或者泥石流滑坡体的形成及演变过程，进而对散体滑坡、泥石流等重大地质灾害的形成和演变过程进行观察和研究。

下面以需要模拟20mm/min的降雨量，需要一半的降雨面积，对泥石流的形成及演变过程进行观察的实验为例，对本发明自动控制模拟降雨装置的使用步骤作进一步说明。

1、在模型槽靠外的部位一半处设置待观察的泥石流模型；

2、由表1“喷头开启控制表”选择喷头的型号为BT12.5型，并将BT12.5型的喷头安装在后3排喷头上；

3、本实验需要一半的降雨面积，则开启的喷头数量为3排，由附图3“不同降雨强度控制参数图”中标识有“▲”的曲线根据降雨量为20mm/min选择总水管流量为1.52m³/h；

4、开启潜水泵，调节主控阀和次控阀使供水量保持在1.52m³/h左右；

5、观察并记录模型槽中泥石流模型的形成和演变过程。

Claims

1.一种自动控制模拟降雨装置，其特征在于：该自动控制模拟降雨装置包括模型槽和供水装置、控制装置及喷洒装置，模型槽设置在喷洒装置的正下方，供水装置和控制装置设置在模型槽的后部，其中，所述供水装置包括蓄水池和潜水泵，其潜水泵设置于蓄水池中；所述控制装置包括主控阀、次控阀和流量表，其主控阀的一端通过总水管连接潜水泵，另一端连接流量表，次控阀的一端连接总水管，另一端连接回水管并与蓄水池连接，流量表的一端连接主控阀，另一端连接左右进水管；所述喷洒装置包括左右进水管、控制阀和喷头，其左右进水管连接流量表并根据喷头的排数分成与之数量相同的分路，每一分路设置一排喷头，分路控制阀设置在每一分路底部，喷头设置在分路的上部。

2.根据权利要求1所述自动控制模拟降雨装置，其特征在于：喷洒装置设置有4－6排喷头，每排设置有2－4个喷头，喷头之间的间隔为80－120cm。

3.根据权利要求1所述自动控制模拟降雨装置，其特征在于：喷头分别采用型号为BT6、BT12.5或BT25三种标准喷头。

4.一种如权利要求1所述自动控制模拟降雨装置的使用方法，其特征在于：采用主管道流量和喷头型号的组合控制模拟实现小雨到特大暴雨的不同强度的降雨，包括：根据需要模拟的降雨强度在喷头开启控制表中选择开启喷头的型号，根据开启喷头的排数及模拟降雨的强度在不同降雨强度控制参数图中选择总水管的流量，所述喷头开启控制表为模拟降雨量与喷头型号的对照表，所述不同降雨强度控制参数图为“总水管流量－降雨量－开启喷头排数”的对应关系图，根据开启喷头的排数和模拟降雨量确定总水管的流量。

5.根据权利要求4所述自动控制模拟降雨装置的使用方法，其特征在于：该自动控制模拟降雨装置的使用方法，包括以下步骤：

1）、根据实验目的确定需要模拟的降雨量、降雨面积和待观察模型，并在模型槽设定降雨面积的部位设置待观察模型；

2）、根据模拟降雨量由“喷头开启控制表”选择喷头型号，并将其安装相应喷头位置；

3）、根据设定的降雨面积确定开启喷头的排数，由“不同降雨强度控制参数图”相应喷头排数的曲线根据降雨量确定总水管流量；

4）、开启潜水泵，调节主控阀和次控阀使供水量保持在总水管流量；

5）、观察并记录模型槽中待观察模型的形成和演变过程。