CN111141486A - 一种室内人工降雨及坡面汇流设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于实验设备部技术领域，提供了一种室内人工降雨及坡面汇流设备，包括垫面组件、降雨组件和控制组件，所述垫面组件包括固定架，所述固定架的两侧均固定连接有连接耳；通过采用两个底板固定安装在底板托架的内腔，并将两个底板连接固定，从而在两侧均形成一个坡面，不仅有坡面汇流过程，同时也包含了两个坡面径流向“书脊”汇流进而流至出口的过程，即模拟过程包括了坡面向河道汇流的过程，且坡面多被概化为单一矩形，损失了大量的下垫面信息，难以抓住坡面汇流特征，导致径流的计算结果不确定性很大；降雨组件均匀移动，提高目前使用固定降雨管进行降雨的均匀度。
Description
技术领域
本发明属于实验设备技术领域，尤其涉及一种室内人工降雨及坡面汇流设备。
背景技术
在中小流域，降雨与坡面径流之间的非线性关系极其明显，其中降雨和下垫面地形是造成这种现象的主要原因。目前对坡面径流的研究主要通过室内外的坡面实验来进行，其中在室内进行坡面试验可以不受自然因素的影响，对水文要素进行有选择地控制，具有很好的可重复性，是较为理想的选择。
但目前的室内坡面试验中，降雨多采用降雨管位置固定的人工降雨模拟装置，降雨的均匀度收到限制；且坡面多被概化为单一矩形，损失了大量的下垫面信息，难以抓住坡面汇流特征，导致径流的计算结果不确定性很大。
发明内容
本发明提供一种室内人工降雨及坡面汇流设备，旨在解决目前的室内坡面试验中，降雨多采用降雨管位置固定的人工降雨模拟装置，降雨的均匀度收到限制；且坡面多被概化为单一矩形，损失了大量的下垫面信息，难以抓住坡面汇流特征，导致径流的计算结果不确定性很大的问题。
本发明是这样实现的，一种室内人工降雨及坡面汇流设备，包括垫面组件、降雨组件和控制组件；
所述垫面组件包括固定架，所述固定架的两侧均固定连接有连接耳，所述连接耳远离所述固定架的一侧转动连接有底板托架，所述底板托架的内腔两侧均可拆卸连接有底板，两个所述底板固定连接，所述底板的一侧固定连接有挡水板，所述挡水板与所述底板的连接处固定连接有导水管，所述导水管远离所述挡水板的一端固定连接有三角堰，所述底板托架远离所述导水管的一端转动连接有连接环，所述连接环的一侧固定连接有轴承，所述轴承的外侧固定连接有调节螺栓，所述调节螺栓的内腔螺纹连接有螺杆，所述固定架的一端转动连接有固定板；
所述降雨组件包括滑台牵引轨道，所述滑台牵引轨道位于所述底板的上方，所述滑台牵引轨道靠近所述底板托架一侧的四周均匀固定连接有八个立柱，所述滑台牵引轨道的内腔滑动连接有内滑架，所述内滑架的内腔均匀固定连接有若干组降雨管，所述降雨管靠近所述底板的一侧均匀开设有若干组喷孔，所述内滑架远离所述底板的一端固定连接有托架，所述托架远离所述内滑架的一侧固定连接有固定片，所述固定片的内腔固定连接有三个主供水管，所述主供水管与所述降雨管相连通，所述主供水管的外侧壁固定连接有进水管；
所述控制组件包括注水管，所述注水管固定连接于所述进水管远离所述主供水管的一端，所述注水管远离所述进水管的一侧固定连接有流量计。
优选的，所述注水管远离所述进水管的一端固定连接有泵。优选的，所述泵电性连接有变频器，所述变频器与所述流量计电性连接，所述主供水管的内腔固定连接有压力传感器，所述压力传感器与所述变频器电性连接。
优选的，所述滑台牵引轨道的一侧固定连接有步进电机滑台，所述步进电机滑台远离所述三角堰的一端固定连接有步进电机，所述步进电机的输出端固定连接有丝杆，所述丝杆与所述立柱转动连接，所述丝杆与所述内滑架螺纹连接。
优选的，两个所述底板呈对称倾斜设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种室内人工降雨及坡面汇流设备，通过设置螺杆、连接环和调节螺栓，使得在进行试验时可以转动调节螺栓，使得调节螺栓在螺杆的外侧上下运动，进而带动底板托架转动，实现对底板仰角的调节，进而实现模拟不同坡度下的流域地形，通过采用两个底板固定安装在底板托架的内腔，并将两个底板连接固定，从而在两侧均形成一个坡面，不仅有坡面汇流过程，同时也包含了两个坡面径流向“书脊”汇流进而流至出口的过程，即模拟过程包括了坡面向河道汇流的过程，避免目前的室内坡面试验中，降雨多采用降雨管位置固定的人工降雨模拟装置，降雨的均匀度收到限制；且坡面多被概化为单一矩形，损失了大量的下垫面信息，难以抓住坡面汇流特征，导致径流的计算结果不确定性很大。
附图说明
图1为本发明的结构侧视图；
图2为本发明滑台牵引轨道结构仰视图；
图3为本发明底板托架结构剖视图；
图中：1-垫面组件、11-固定架、12-连接耳、13-底板托架、14-底板、15-挡水板、16-导水管、17-三角堰、18-连接环、19-轴承、110-调节螺栓、111-螺杆、112-固定板、2-降雨组件、21-立柱、22-滑台牵引轨道、23-内滑架、24-托架、25-固定片、26-主供水管、27-进水管、28-降雨管、29-喷孔、3-控制组件、31-步进电机滑台、32-步进电机、33-丝杆、34-泵、35-注水管、36-流量计、37-变频器、38-压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种室内人工降雨及坡面汇流设备，包括垫面组件1、降雨组件2和控制组件3；
垫面组件1包括固定架11，固定架11的两侧均固定连接有连接耳12，连接耳12远离固定架11的一侧转动连接有底板托架13，底板托架13的内腔两侧均可拆卸连接有底板14，两个底板14固定连接，底板14的一侧固定连接有挡水板15，挡水板15与底板14的连接处固定连接有导水管16，导水管16远离挡水板15的一端固定连接有三角堰17，底板托架13远离导水管16的一端转动连接有连接环18，连接环18的一侧固定连接有轴承19，轴承19的外侧固定连接有调节螺栓110，调节螺栓110的内腔螺纹连接有螺杆111，固定架11的一端转动连接有固定板112；
降雨组件2包括滑台牵引轨道22，滑台牵引轨道22位于底板14的上方，滑台牵引轨道22靠近底板托架13一侧的四周均匀固定连接有八个立柱21，滑台牵引轨道22的内腔滑动连接有内滑架23，内滑架23的内腔均匀固定连接有若干组降雨管28，降雨管28靠近底板14的一侧均匀开设有若干组喷孔29，内滑架23远离底板14的一端固定连接有托架24，托架24远离内滑架23的一侧固定连接有固定片25，固定片25的内腔固定连接有三个主供水管26，主供水管26与降雨管28相连通，主供水管26的外侧壁固定连接有进水管27；
控制组件3包括注水管35，注水管35固定连接于进水管27远离主供水管26的一端，注水管35远离进水管27的一侧固定连接有流量计36
在本实施方式中，通过设置主供水管26、泵34和底板14，使得泵34通电工作时，可以将水通过注水管35抽取至主供水管26的内腔，在进入降雨管28，最后从喷孔29排出落在底板14上，接着底板14上水流最终由导水管16流入三角堰17，根据三角堰17的水位数据，由其水位流量公式即可推算出流流量的变化，通过设置螺杆111、连接环18和调节螺栓110，使得在进行试验时可以转动调节螺栓110，使得调节螺栓110在螺杆111的外侧上下运动，进而带动底板托架13转动，实现对底板14仰角的调节，进而实现模拟不同坡度下的流域地形，通过采用两个底板14固定安装在底板托架13的内腔，并将两个底板14连接固定，从而在两侧均形成一个坡面，不仅有坡面汇流过程，同时也包含了两个坡面径流向“书脊”汇流进而流至出口的过程，即模拟过程包括了坡面向河道汇流的过程，避免以往的单一坡面降雨汇流实验人为的将坡面汇流过程与河道汇流过程割裂开了，与实际汇流过程不符的问题，通过设置底板14，在实验过程中可以选择不同粗糙率的糙率的板材放置在底板14上，以模拟不同自然环境下的坡面槽率。
进一步的，注水管35远离进水管27的一端固定连接有泵34。
在本实施方式中，通过设置泵34，可以通过泵34将实验用水抽取至注水管35的内腔，并排入主供水管26内。
进一步的，泵34电性连接有变频器37，变频器37与流量计36电性连接，主供水管26的内腔固定连接有压力传感器38，压力传感器38与变频器37电性连接。
在本实施方式中，通过设置变频器37和压力传感器38，使得压力传感器38可以实时检测主供水管26内腔的水压状况，并传输给变频器37，再由变频器37控制泵34的抽水量，使主供水管26内腔的水压始终保持稳定，进而使模拟降雨强度保持稳定。
进一步的，滑台牵引轨道22的一侧固定连接有步进电机滑台31，步进电机滑台31远离三角堰17的一端固定连接有步进电机32，步进电机32的输出端固定连接有丝杆33，丝杆33与立柱21转动连接，丝杆33与内滑架23螺纹连接。
在本实施方式中，通过设置步进电机32和丝杆33，使得步进电机32工作时，可以带动丝杆33转动，进而牵引内滑架23在滑台牵引轨道22内腔滑动，使降雨管28始终在底板14的上方，避免底板托架13仰角调节后，部分降雨管28不在底板14的上方，使得在实验时部分水落在地面上，造成实验误差的问题。
进一步的，两个底板14呈对称倾斜设置。
在本实施方式中，通过将两个底板14对称倾斜设置，可以有效模拟“书脊”坡面。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，选择目标糙率板放置在底板14上，通过转动调节螺栓110调节底板托架13和底板14的仰角，进而将糙率板调整到设计的坡度值，根据设计流量需求控制开放的主供水管26个数，然后启动泵34向主供水管26供水，同时根据泵34内腔的水压调节泵34工作，以保持泵34内压力稳定，根据率定的流量变频器37，使供水流量达到设计流量值，并稳定10分钟，底板14上的水流最终由导水管16流入三角堰17，根据三角堰17水位数据，由其水位流量公式即可推算出流流量的变化。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种室内人工降雨及坡面汇流设备，其特征在于：包括垫面组件(1)、降雨组件(2)和控制组件(3)；
所述垫面组件(1)包括固定架(11)，所述固定架(11)的两侧均固定连接有连接耳(12)，所述连接耳(12)远离所述固定架(11)的一侧转动连接有底板托架(13)，所述底板托架(13)的内腔两侧均可拆卸连接有底板(14)，两个所述底板(14)固定连接，所述底板(14)的一侧固定连接有挡水板(15)，所述挡水板(15)与所述底板(14)的连接处固定连接有导水管(16)，所述导水管(16)远离所述挡水板(15)的一端固定连接有三角堰(17)，所述底板托架(13)远离所述导水管(16)的一端转动连接有连接环(18)，所述连接环(18)的一侧固定连接有轴承(19)，所述轴承(19)的外侧固定连接有调节螺栓(110)，所述调节螺栓(110)的内腔螺纹连接有螺杆(111)，所述固定架(11)的一端转动连接有固定板(112)；
所述降雨组件(2)包括滑台牵引轨道(22)，所述滑台牵引轨道(22)位于所述底板(14)的上方，所述滑台牵引轨道(22)靠近所述底板托架(13)一侧的四周均匀固定连接有八个立柱(21)，所述滑台牵引轨道(22)的内腔滑动连接有内滑架(23)，所述内滑架(23)的内腔均匀固定连接有若干组降雨管(28)，所述降雨管(28)靠近所述底板(14)的一侧均匀开设有若干组喷孔(29)，所述内滑架(23)远离所述底板(14)的一端固定连接有托架(24)，所述托架(24)远离所述内滑架(23)的一侧固定连接有固定片(25)，所述固定片(25)的内腔固定连接有三个主供水管(26)，所述主供水管(26)与所述降雨管(28)相连通，所述主供水管(26)的外侧壁固定连接有进水管(27)；
所述控制组件(3)包括注水管(35)，所述注水管(35)固定连接于所述进水管(27)远离所述主供水管(26)的一端，所述注水管(35)远离所述进水管(27)的一侧固定连接有流量计(36)。
2.如权利要求1所述的一种室内人工降雨及坡面汇流设备，其特征在于：所述注水管(35)远离所述进水管(27)的一端固定连接有泵(34)。
3.如权利要求2所述的一种室内人工降雨及坡面汇流设备，其特征在于：所述泵(34)电性连接有变频器(37)，所述变频器(37)与所述流量计(36)电性连接，所述主供水管(26)的内腔固定连接有压力传感器(38)，所述压力传感器(38)与所述变频器(37)电性连接。
4.如权利要求1所述的一种室内人工降雨及坡面汇流设备，其特征在于：所述滑台牵引轨道(22)的一侧固定连接有步进电机滑台(31)，所述步进电机滑台(31)远离所述三角堰(17)的一端固定连接有步进电机(32)，所述步进电机(32)的输出端固定连接有丝杆(33)，所述丝杆(33)与所述立柱(21)转动连接，所述丝杆(33)与所述内滑架(23)螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种室内人工降雨及坡面汇流设备，其特征在于：两个所述底板(14)呈对称倾斜设置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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