CN210184071U - 一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，涉及水利工程技术领域，包括：储水箱，储水箱上口端设置一水雾回收幕房，水雾回收幕房的下口插入所述储水箱上口，水雾回收幕房的顶部设置有冷雾式喷头，储水箱内设置有水泵，冷雾式喷头与水泵的出水口相连通，水泵与人工降雨控制设备电连接；水雾回收幕房与储水箱之间设置供试样品槽，供试样品槽的第一端设置有径流输出装置，供试样品槽的第一端与水雾回收幕房活动连接，供试样品槽的第二端与储水箱活动连接。通过冷雾式喷头可以实现小水量的喷洒，喷洒出的水除了进入到供试样品槽中以外，其余的沿着水雾回收幕房回流至储水箱内。与传统人工降雨先比相比，室内定量测量结果更加精确。

Description

一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，具体涉及一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置。

背景技术

由于自然条件下的降雨多存在不确定性、偶然性和不稳定性等特征，给水土保持试验研究带来了诸如研究周期较长、信息干扰大等限制，加快人工模拟降雨装置的开发研究迫在眉睫。

人工模拟降雨装置是一种有效的水土保持研究试验装置，通过营造包含降雨量、降雨强度、降雨历时等重要因素的降雨环境，可以定量开展不同下垫面区域内的土壤侵蚀、产流产沙、非点源污染和水文特征等方面的机理研究。传统技术中大多数人工模拟降雨装置以人工模拟降雨大厅形式呈现，占地面积较大，喷头多使用喷洒式或侧喷式，导致理论降雨量与实践降雨量有一定差距，而且最小可设置降雨强度多约为30mm/h左右。

对于天然降雨而言，降雨强度多在0mm/h-3mm/h之间，因此，传统人工模拟降雨大厅在一定程度上，并不能较好的模拟自然中常见小降雨强度的环境，从而使得降雨产流产沙、地被物水文效应等方面的室内定量结果不精确。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，包括：储水箱，所述储水箱上口端设置一水雾回收幕房，所述水雾回收幕房的下口插入所述储水箱上口，所述水雾回收幕房的顶部设置有冷雾式喷头，所述储水箱内设置有水泵，所述冷雾式喷头与所述水泵的出水口相连通，所述水泵与人工降雨控制设备电连接；所述水雾回收幕房与所述储水箱之间设置供试样品槽，所述供试样品槽的第一端设置有径流输出装置，所述供试样品槽的第一端与所述水雾回收幕房活动连接，所述供试样品槽的第二端与所述储水箱活动连接。

采用上述实现方式，通过冷雾式喷头可以实现小水量的喷洒，而且喷洒出的水除了进入到供试样品槽中以外，其余的还会沿着水雾回收幕房回流至储水箱内。因此，采用上述装置可实现人工条件下的小雨强自然降雨环境的模拟，与传统的人工降雨先比相比，减少了占地面积、提升试验效率、所营造的降雨环境更贴近真实降雨，并且对降雨产流产沙、地被物水文效应等方面的室内定量测量结果更加精确。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述冷雾式喷头与所述水泵的出水口之间设置一输水软管，所述输水软管的两端分别连通所述冷雾式喷头的进水口和所述水泵的出水口。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述冷雾式喷头设置有多个，多个所述冷雾式喷头均匀设置在所述水雾回收幕房的顶部。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述径流输出装置包括第一径流输出管道和第二径流输出管道，所述第一径流输出管道一端与所述供试样品槽的第一端的顶部相连通，所述第一径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房的侧壁活动连接；所述第二径流输出管道一端与所述供试样品槽的第一端的底部相连通，所述第二径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房的侧壁活动连接。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述供试样品槽的第二端的底部设置一液压式坡度调节杆，所述液压式坡度调节杆两端分别与所述供试样品槽的第二端的底部和所述储水箱固定连接。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，对应所述供试样品槽的第二端的水箱侧壁上设置有一固定平台，所述液压式坡度调节杆两端分别与所述供试样品槽的第二端的底部和所述固定平台固定连接。

结合第一方面或第一方面第一至五种任一可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述水雾回收幕房外侧与一移动支架固定连接，所述移动支架用于固定或调整所述水雾回收幕房。

结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述人工降雨控制设备包括：控制电脑、水位传感器和变频控制器，所述水位传感器设置在所述储水箱内，所述变频控制器与所述水泵电连接，所述控制电脑分别与所述水位传感器和所述变频控制器电连接。

结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述水雾回收幕房包括透明式亚克力水雾回收幕房。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置使用方法，采用第一方面或第一方面任一可能实现方式所述的装置，所述方法包括：在进行人工降雨前将所述水雾回收幕房的内壁加湿，直至所述水雾回收幕房的内壁上的水珠附着处于饱和状态；通过人工降雨控制设备启动水泵，将储水箱内的水输送至冷雾式喷头，所述冷雾式喷头喷出的水进入到供试样品槽内和水雾回收幕房的内壁，其中喷洒到所述雾回收幕房的内壁的水回流到所述储水箱内；当控制人工降雨结束后，获取径流输出装置流出的水量和所述储水箱内剩余的水量，用于降雨产流产沙、地被物水文效应的研究。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置使用方法的流程示意图；

图1-2中符号表示为：

1-储水箱，2-水雾回收幕房，3-冷雾式喷头，4-水泵，5-供试样品槽，6-径流输出装置，7-输水软管，8-供试样品，9-液压式坡度调节杆，10-固定平台，11-移动支架，12-控制电脑，13-水位传感器，14-变频控制器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本实用新型实施例提供的一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置的结构示意图，参见图1，本实用新型实施例提供的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置包括：储水箱1，所述储水箱1上口端设置一水雾回收幕房2，所述水雾回收幕房2的下口插入所述储水箱1上口，所述水雾回收幕房2的顶部设置有冷雾式喷头3，所述储水箱1内设置有水泵4，所述冷雾式喷头3与所述水泵4的出水口相连通，所述水泵4与人工降雨控制设备电连接。所述水雾回收幕房2与所述储水箱1之间设置供试样品槽5，所述供试样品槽5的第一端设置有径流输出装置6，所述供试样品槽5的第一端与所述水雾回收幕房2活动连接，所述供试样品槽5的第二端与所述储水箱1活动连接。

本实用新型实施例中，水雾回收幕房2采用透明式亚克力水雾回收幕房，这样可以通过外面观察内部模拟人工降雨情况。而且水雾回收幕房2的下口口径小于储水箱1的上口口径，这样使得冷雾式喷头3进行喷水时，喷洒到水雾回收幕房2的水回流至储水箱1中，避免了模拟人工降雨的除了进入到供试样品槽5中的水，其余的喷洒到地上。水雾回收幕房2可起到有效回收边壁上的水的作用，使降雨结果更为贴近试验设定。

本实施例中采用的冷雾式喷头3不同于传统喷头，输水方式更为温和，可解决小强度人工模拟降雨中的因出水量过少而发生的滴水现象和均匀度差的问题。水泵4用于提供人工模拟降雨所需的动力需求，将储水箱1中的水输送到冷雾式喷头3进行喷洒。具体地，所述冷雾式喷头3与所述水泵4的出水口之间设置一输水软管7，所述输水软管7的两端分别连通所述冷雾式喷头3的进水口和所述水泵4的出水口。

而且所述冷雾式喷头3设置有多个，多个所述冷雾式喷头3均匀设置在所述水雾回收幕房2的顶部。这样可以保证了人工降雨模拟时，降雨的均匀性，更加贴近真实的降雨环境。

本实用新型实施例中，供试样品槽5中可以根据需要设置不同的环境，例如在供试样品槽设置供试样品8为土、土和砂石的混合或者在土或土和砂石的混合表面设置草皮等，当然还可以根据需要模拟的供试样品8做出更多的选择，在此不再赘述。

冷雾式喷头3喷洒的水进入到供试样品槽5中后，按照自然环境下，雨水会一部分通过表面流淌，另一部分渗入到底部，从底部流淌。具体地，本实施例中所述径流输出装置6包括第一径流输出管道和第二径流输出管道，所述第一径流输出管道一端与所述供试样品槽5的第一端的顶部相连通，所述第一径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房2的侧壁活动连接，用于实现模拟地表径流。所述第二径流输出管道一端与所述供试样品槽5的第一端的底部相连通，所述第二径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房2的侧壁活动连接，用于实现地下径流的模拟。进入到供试样品槽5的中除了从第一径流输出管道和第二径流输出管道流出以外，其余的保留在供试样品8中。

进一步地，本实施例中为了实现模拟不同坡度的模拟，所述供试样品槽5的第二端的底部设置一液压式坡度调节杆9，所述液压式坡度调节杆9两端分别与所述供试样品槽5的第二端的底部和所述储水箱1固定连接。具体地，对应所述供试样品槽5的第二端的水箱侧壁上设置有一固定平台10，所述液压式坡度调节杆9两端分别与所述供试样品槽5的第二端的底部和所述固定平台10固定连接。

进一步参见图1，所述水雾回收幕房2外侧与一移动支架11固定连接，所述移动支架11用于固定或调整所述水雾回收幕房2。例如可以调整水雾回收幕房2的高度和位置等。

本实施例中，操作人员实现人工降雨模拟时，还需要依靠人工降雨控制设备，人工降雨控制设备包括：控制电脑12、水位传感器13和变频控制器14，所述水位传感器13设置在所述储水箱1内，所述变频控制器14与所述水泵4电连接，所述控制电脑12分别与所述水位传感器13和所述变频控制器14电连接。本实施例中控制电脑12可以设置人工降雨的时间和降雨量等参数，变频控制器14控制水泵4，水位传感器13可以实时将储水箱1内的水位信息传输给控制电脑12，从而根据显示的水位信息进行人工判断是否还需继续进行人工降雨。

一个示意性实施例，经控制电脑12设置所需人工模拟降雨参数，如降雨历时(h)、降雨量(mm)、降雨强度(mm/h)等，以模拟信号传输方式开启变频控制器14控制启动水泵4，在水泵4提供的动力条件下，使储水箱1中的水经输水软管7输送至冷雾式喷头3，开始进行模拟降雨。人工模拟降雨期间，降至透明式亚克力水雾回收幕房2边壁上的水流回储水箱1内。

人工模拟降雨所需降水量根据下述公式转化为储水箱1内水位下降高度：

式中，供试样品槽5受试面积为S₁(m²)，液压式坡度调节杆9设定的供试坡度为(°)，储水箱1表面积为S₂(m²)，设定模拟降雨强度为(mm/h)，设定模拟降雨时间为t(h)，储水箱1内水位下降高度为H(m)。

由水位传感器13不断将水位信息反馈至控制电脑12进行处理，操作那个人员根据处理结果不断调整参数控制变频控制器14，不断使水泵4的输出功率做出调整，使人工模拟降雨结果贴近所需降雨环境。径流输出装置6则负责将供试样品槽5中产生的径流导出(不流入储水箱1内)用于测试。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，包括：储水箱1，所述储水箱1上口端设置一水雾回收幕房2，所述水雾回收幕房2的下口插入所述储水箱1上口，所述水雾回收幕房2的顶部设置有冷雾式喷头3，所述储水箱1内设置有水泵4，所述冷雾式喷头3与所述水泵4的出水口相连通，所述水泵4与人工降雨控制设备电连接。所述水雾回收幕房2与所述储水箱1之间设置供试样品槽5，所述供试样品槽5的第一端设置有径流输出装置6，所述供试样品槽5的第一端与所述水雾回收幕房2活动连接，所述供试样品槽5的第二端与所述储水箱1活动连接。通过冷雾式喷头3可以实现小水量的喷洒，而且喷洒出的水除了进入到供试样品槽5中以外，其余的还会沿着水雾回收幕房2回流至储水箱1内。因此，采用上述装置可实现人工条件下的小雨强自然降雨环境的模拟，与传统的人工降雨先比相比，减少了占地面积、提升试验效率、所营造的降雨环境更贴近真实降雨，并且对降雨产流产沙、地被物水文效应等方面的室内定量测量结果更加精确。

与上述实施例提供的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置相对应，本实用新型还提供了一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置使用方法的实施例。参见图2，所述方法包括：

S101，在进行人工降雨前将所述水雾回收幕房的内壁加湿，直至所述水雾回收幕房的内壁上的水珠附着处于饱和状态。

由于使用上述实施例中的模拟装置为模拟小雨强下的自然降雨装置，为进一步提高模拟精度，在试验前需先启动一段时间该装置，使水雾回收幕房边壁润湿，从而减少边壁截留所带来的误差。具体地，当水雾回收幕房边壁上附着满水，而且不再低落则达到饱和状态，此时即可开始模拟人工降雨。

S102，通过人工降雨控制设备启动水泵，将储水箱内的水输送至冷雾式喷头，所述冷雾式喷头喷出的水进入到供试样品槽内和水雾回收幕房的内壁，其中喷洒到所述雾回收幕房的内壁的水回流到所述储水箱内。

经控制电脑设置所需人工模拟降雨参数，如降雨历时(h)、降雨量(mm)、降雨强度(mm/h)等，以模拟信号传输方式开启变频控制器控制启动水泵，在水泵提供的动力条件下，使储水箱中的水经输水软管输送至冷雾式喷头，开始进行模拟降雨。人工模拟降雨期间，降至透明式亚克力水雾回收幕房边壁上的水流回储水箱1内。

人工模拟降雨所需降水量根据下述公式转化为储水箱1内水位下降高度：

式中，供试样品槽受试面积为S₁(m²)，液压式坡度调节杆设定的供试坡度为(°)，储水箱表面积为S₂(m²)，设定模拟降雨强度为(mm/h)，设定模拟降雨时间为t(h)，储水箱内水位下降高度为H(m)。

S103，当控制人工降雨结束后，获取径流输出装置流出的水量和所述储水箱内剩余的水量。

径流输出装置负责将供试样品槽中产生的径流导出(不流入储水箱内)用于测试。根据径流输出装置获取到的水量、以及人工模拟降雨结束后储水箱内水位下降高度，确定储水箱输出的水量。最终确定出当前模拟环境下，供试样品中保留的水量等。进一步地，还可以获得从径流输出装置中流出的水、泥土和沙子等。进而可以实现后期对降雨产流产沙、地被物水文效应的研究。

本实施例中采用小雨强冷雾式人工降雨模拟装置可以实现不同强度的小雨量模拟降雨，而且供试样品槽还可以设置不同的坡度，冷雾式喷头使得产生的人工模拟降雨的各项要素更为贴近自然降雨。使得采用上述模拟装置进行人工降雨模拟，测量结果更加准确。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，包括：储水箱，所述储水箱上口端设置一水雾回收幕房，所述水雾回收幕房的下口插入所述储水箱上口，所述水雾回收幕房的顶部设置有冷雾式喷头，所述储水箱内设置有水泵，所述冷雾式喷头与所述水泵的出水口相连通，所述水泵与人工降雨控制设备电连接；所述水雾回收幕房与所述储水箱之间设置供试样品槽，所述供试样品槽的第一端设置有径流输出装置，所述供试样品槽的第一端与所述水雾回收幕房活动连接，所述供试样品槽的第二端与所述储水箱活动连接。

2.根据权利要求1所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述冷雾式喷头与所述水泵的出水口之间设置一输水软管，所述输水软管的两端分别连通所述冷雾式喷头的进水口和所述水泵的出水口。

3.根据权利要求2所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述冷雾式喷头设置有多个，多个所述冷雾式喷头均匀设置在所述水雾回收幕房的顶部。

4.根据权利要求3所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述径流输出装置包括第一径流输出管道和第二径流输出管道，所述第一径流输出管道一端与所述供试样品槽的第一端的顶部相连通，所述第一径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房的侧壁活动连接；所述第二径流输出管道一端与所述供试样品槽的第一端的底部相连通，所述第二径流输出管道另一端与所述水雾回收幕房的侧壁活动连接。

5.根据权利要求4所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述供试样品槽的第二端的底部设置一液压式坡度调节杆，所述液压式坡度调节杆两端分别与所述供试样品槽的第二端的底部和所述储水箱固定连接。

6.根据权利要求5所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，对应所述供试样品槽的第二端的水箱侧壁上设置有一固定平台，所述液压式坡度调节杆两端分别与所述供试样品槽的第二端的底部和所述固定平台固定连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述水雾回收幕房外侧与一移动支架固定连接，所述移动支架用于固定或调整所述水雾回收幕房。

8.根据权利要求7所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述人工降雨控制设备包括：控制电脑、水位传感器和变频控制器，所述水位传感器设置在所述储水箱内，所述变频控制器与所述水泵电连接，所述控制电脑分别与所述水位传感器和所述变频控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的小雨强冷雾式人工降雨模拟装置，其特征在于，所述水雾回收幕房包括透明式亚克力水雾回收幕房。

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