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      人工模擬降雨裝置在水土保持實驗室應用

      更新:2016-3-28 15:21:39      點擊:
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      人工模擬降雨裝置在水土保持實驗室應用

      降雨是引起地面水土流失及滑坡,崩塌,泥石流等山區自然災害的重要因素之一。因此,在地學,農學,工程文學等學科領域內,許多重要的研究課題,都要以降雨的影響因子來進行試驗研究,特別是研究土壤侵蝕過程,水土流失規律及其水土保持措施和效益等方面。運用的更為廣泛。在利用天然降雨時,常常會受到時間和地域等條件的限制,給試驗工資帶來極大的研究課題。有效地使用人工模擬降雨裝置來進行降雨試驗,是一種較理想的降雨方法,它不受時間和空間的限制,可以重現天然降雨,既能節約大量的人力和物力,又能在短時期內重復試驗,縮短試驗周期。人工模擬降雨裝置,還可以根據試驗的需要,對降雨進行有效的控制,模擬不同的降雨強度,不同雨型的降雨,有利于我們從多方面來研究降雨的各種特征(雨量,雨強,雨滴大小和分配,降雨動能等)對土壤侵蝕的影響,也有利于我們研究不同的植被,坡度,土壤類型,土地利用以及水土保持措施等因素對水土流失的影響。

      人工模擬降雨裝置由三大部分組成分為:動力設備、人工降雨管路、人工降雨自控制系統三大部分組成,建成后不但能完成模擬不同時間及降雨強度、不同地表覆蓋、不同地下管網分布等條件下降雨積水模擬的實驗,也可做材料滲透、土壤水分運移、植物生態、土木工程等領域相關科研實驗工作。

      人工模擬降雨裝置原理

      水源經泵加壓,進入上水管路,頂部管路連接降雨噴頭組,根據雨量大小選擇合適的降雨噴頭,垂直噴灑,模擬降雨過程。雨量計經過翻斗的翻動發送開關信號,控制中心接收信號計算雨強,并調節泵動力輸出與管道壓力,使降雨強度達到要求。

      雨量傳感器是人工模擬降雨裝置中的核心部件。雨量傳感器主要由承水器、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗和干簧管等組成。承水器收集的降水通過漏斗進入上翻斗,當降水積到一定量時,由于水本身重力作用使上翻斗翻轉,水進入匯集漏斗。降水量從匯集漏斗的節流管注入計量翻斗時,就把不同強度的自然降水,調節為比較均勻的大降水強度,以減少由于降水強度不同所造成的測量誤差,當計量翻斗承受的降水量為0.1mm時,計量翻斗把降水傾倒到計數翻斗,使計數翻斗翻轉一次。計數翻斗在翻轉時,與它相關的磁鋼對干簧管掃描一次。干簧管因磁化而瞬間閉合一次。這樣,降水量每次達到0.1mm時,就送出去一個開關信號。

      人工模擬降雨裝置管路采用工業不銹鋼管材,頂部降雨管路采用食品級不銹鋼管材,強度高、無銹蝕,不會造成降雨噴嘴因銹蝕而堵塞情況。

      人工模擬降雨裝置模擬降雨噴頭,系統采用美國斯普瑞SPAYING SYSTEMS公司生產的旋轉下噴式噴頭。根據降雨強度及雨滴大小的要求,選用四種規格的雨滴模擬噴頭,一個降雨噴頭組既能實現較大的雨強變化,又可模擬仿真多種具有代表形式的雨滴效果,從而形成從小到大的雨強(近似模仿 “小雨”、“中雨”“大雨”)并連續可調,使降雨重現“天然降雨”。

      人工模擬降雨裝置控制系統通過雨量計裝置和附屬數據采集器組成,可實時采集雨強、壓力、流量等數據,既能顯示模擬降雨的動態變化及曲線,又便于很快調節雨強至實驗模擬降雨要求值,對現場降雨測量結果有直接評價意義。

      人工模擬降雨裝置技術指標如下:

      1) 有效降雨面積:根據具體實際要求

      2) 降雨高度:>3m

      3) 雨強連續變化范圍:20-250mm/h

      4) 降雨均勻度系數: 大于0.86

      5) 雨滴大小調控范圍:1.7-2.8mm

      6) 降雨調節精度:7mm/h

      7) 雨量監測分辨率:0.1mm/min

      8) 雨強變化調節響應時間:1t(t為雨量計采樣周期)

      9) 柜式控制臺,液晶顯示數據及雨強值和雨強曲線

      10)    降雨采樣間隔:10~9999秒,可調

      11)    主控制器工作電壓:AC220V   50Hz

      12)    顯示屏工作電壓:DC24V

      13)    信號采集器工作電壓:DC24

      14)    工作環境溫度 0~+60

      15)    工作環境濕度:≤95%RH(+40)

      16)    雨量計承雨口內徑:Φ200±0.6mm

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