總結ZK-3人工模擬降雨器在一些科研研究場合中的應用

1在水土流失地區, 為了研究水土流失規律和水土保持效益, 需要長期觀測實驗小流域和坡地徑，在觀測手段上，利用各種型式人工模擬降雨器做土壤入滲、小流域產流及產沙的模擬。

2土壤侵蝕性是土壤侵蝕和土壤資源保護的一個重要課題,它表明了土壤理化性質對土壤侵蝕的影響。土壤侵蝕性的研究開始于本世紀二十年代,并相繼提出了一些如分散率、侵蝕度等偏于土壤物理性質的侵蝕指標

3為探明降雨特別是酸雨對玉米冠層氮素淋失的影響,以盆栽試驗春玉米為指示作物,采用人工模擬降雨器進行模擬降雨,研究施氮與不施氮(對照)條件下玉米冠層NO3--N淋失動態、數量及隨生育期和降雨酸度的變化規律。結果表明,中性和弱酸性降雨淋洗,NO3--N淋失量主要由冠層氮素含量決定,而強酸雨淋洗,NO3--N淋失量受降雨pH值和冠層氮素含量共同影響。

4用人工模擬降雨器對黃土高原冬小麥收獲后6個耕作措施:不翻耕(NT),不翻耕+覆蓋(NTC),淺翻耕(LT),淺翻耕+覆蓋(LTC),深翻耕(DT),深翻耕+覆蓋(DTC)處理下土壤的入滲進行了研究,測定了土壤表面結皮、粗糙度等指標因子。

5用人工模擬降雨器,對隴東黃土高原不同地表粗糙度(RR)條件下翻耕土壤的徑流和蓄水能力進行研究。以蘭州大學慶陽黃土高原試驗站為試驗點,設3個處理:輕度(LR,RR=7.6 mm),中度(MR,RR=10.1 mm)和重度(HR,RR=21.0 mm)處理。

6影響邊坡沖刷的因素很多 ,而基于模糊感知器建立一個通用的公路邊坡沖刷預報模型是一個較好的解決途徑。該方法結合了神經網絡與模糊方法的優點 ,它可以模擬影響因素之間復雜的非線性關系 ,較好地解決了公路邊坡沖刷預報中的模糊性和不確定性。模糊感知器網絡將沖刷影響因子序列分成學習樣本 (30min降雨強度、降雨歷時、降雨量、坡度坡長 ) ,表示沖刷外因和學習目標樣本 (土壓實度、徑流流速、徑流流量、土顆粒粘聚力、植被指數 ) ,表示沖刷內因。通過模糊感知器特有的算法訓練學習樣本得到目標樣本 ,最終得出沖刷預報值。

7對北京密云水庫庫區的８種主要林分的坡面土壤入滲指標采用雙環入滲儀和針頭式人工降雨器同時進行測試試驗。

8正開展白�？顾氚l芽小麥品種選育的一個重要環節就是對其抗性進行鑒定:如果在一個生長周期內因缺乏收獲前連陰雨天氣或雖有降雨但不能使這一抗性充分表現而難以選擇時,人工鑒定方法至關重要 國外廣泛使用的一種技術是將麥穗附在一個滾筒上,使其處于潮濕的條件下或者人工降雨使其潮濕(McMaster和Derera,1976)吳兆蘇等(1987)研制成功一種控溫保濕發芽床(人工模擬降雨器)

9采用人工模擬降雨器方法,配套使用激光雨滴譜儀,研究了隧道棄渣的坡面侵蝕特征及變化趨勢。試驗結果表明:降雨前期,渣體滲透性能較好,水分大量滲入渣體,待降雨強度大于入滲能力時,徑流才開始產生;樣品A(黃綿沙)開始產流的時間為11 min,樣品B(紅黏土)開始產流的時間為4 min,樣品A的入滲性能明顯高于樣品B;以樣品A為供試材料的坡面上有較多的侵蝕溝,但長度都較短,以細溝侵蝕為主,而以樣品B為供試材料的坡面上侵蝕溝較少,但是分布相對集中,且以面蝕為主。

10貴州省位于西南喀斯特地區的中心,該省由于自然因素和人為因素相互耦合,大量的土地資源流失,出現大量的石漠化景觀。由于貴州省地處亞熱帶濕潤區,降雨量十分豐富,而降雨時空上的分布不均勻,暴雨頻繁發生導致水土流失和土地生產力下降是限制當地可持續發展的主要原因。本文采用野外人工模擬降雨器設置不同降雨強度,研究貴州中度石漠化灌叢水土流失,以及用Hood入滲儀對中度石漠化地區灌叢的入滲過程進行研究

11隨著牧場使用時間的增長,牛糞數量也將增多,目前還不清楚有關牛糞數量對徑流中養分流失影響。為此,利用人工模擬降雨器確定徑流速率對徑流中養分流失的影響,土壤性質對徑流中養分流失的影響。

12以透氣防水樹脂(KMCO-955)作為裸露邊坡噴植材料為題,將其應用于泥巖土樣表面作為土壤防沖保護層,并以人工模擬降雨器模擬在不同坡度、降雨強度與噴灑藥劑濃度之情況下,探討透氣防水樹脂對土壤侵蝕量、浸潤滲漏水質與土壤硬度的影響。

13采用便攜式人工模擬降雨器進行野外模擬人工降雨實驗,對岷江上游山地森林／干旱河谷交錯帶坡面徑流侵蝕進行綜合研究。對影響坡面徑流的不同植被類型、不同坡度、不同土壤含水量等因素進行對比分析,說明該地區的植被恢復重建工作起到顯著成效。

14為探明模擬降雨供水水質對土壤入滲性能的影響,設計了3種水質(去離子水、自來水和鹽水)、2種雨強(45.5mm/h和95.54mm/h)、2種坡度(8.7%和25.9%)對黃土高原2種典型土壤(黃土和婁土)的入滲性能進行了研究。

15基于人工模擬降雨器研究三峽庫區徑流小區在大雨強下產流產沙對15°,25°兩種坡度的響應特征

16我國南方紅壤土水土流失的現狀及危害,提出亟待保護的迫切要求,通過綜合分析坡地試驗小區的土壤侵蝕模數、產流特征,研究不同植被小區的水土保持效應,并且分析降雨對小區水土流失的影響,以期對紅壤土的綜合利用提出理論支持。針對我國紅壤退化日益嚴重的問題,在人工模擬降雨條件下,分析紅壤水分特征、產匯流過程所做的研究工作,通過研究找到合適植物以改良紅壤,使得紅壤沙化過程減緩。

17通過人工模擬喀斯特裸坡面微地貌特征和地下喀斯特裂隙構造,結合人工模擬降雨器,研究不同基巖裸露率、不同降雨強度、不同地下孔裂隙度以及降雨歷時對土壤侵蝕的影響。

18憑借人工模擬降雨裝置,對大紅山工礦區棄石場的土壤與沙礫間的橫向與縱向的垂直侵蝕狀況比較,分析了影響垂直侵蝕的主要因素。

19試驗通過人工模擬降雨器方式,研究重慶市不同降雨條件下黃壤坡耕地的侵蝕產沙規律

20降雨作用造成的土壤侵蝕和養分流失是目前我國面臨的重大環境問題之一。降雨是土壤侵蝕的主要動力因子,也是產生徑流的基礎物質。攜帶大量養分的土壤顆粒隨著徑流的遷移在改變土壤物質結構和質地的同時,也造成了土壤養分的二次分配。為了解決降雨數據收集的局限性問題,同時盡量減少自然因素的干擾,本文通過在對人工模擬降雨器降雨特征因子率定的基礎上,分析模擬降雨因子對下墊面土壤侵蝕和養分流失的規律。

21利用人工模擬降雨器,以裸地為對照,對珠江上游耕地、退耕地、滇石櫟、圣誕樹、云南松五種地被進行產流產沙試驗研究。

22人工模擬降雨器是研究坡地產流規律的一種有效手段。在華北石質山區東臺溝流域的5m×10m的坡面徑流小區中,進行了13場不同雨強和歷時的人工模擬降雨試驗,并同步監測了降雨、地表徑流、壤中流、風化帶出流和土壤含水量。結果表明,各層出流過程均呈現起漲與回落迅速的特點;相比較而言,地表徑流和壤中流的退水很快,而風化帶出流的退水則相對緩慢。地表徑流量是研究小區內總徑流的主要組成部分,其占了總徑流量的60%以上,在大雨強下甚至能超過90%。徑流系數主要受雨強、降雨量、土壤前期含水量的影響,它們的多元線性回歸關系式為琢=0.002P+0.182i+4.88Wa-0.821。地表徑流、壤中流、風化帶的出流滯時與降雨強度均符合冪函數關系�？蓪⑼怂�常數分為2層,計算得到地表徑流退水常數為0.75,壤中流和基巖風化帶出流的退水常數為0.94;研究區主要以超滲產流方式為主,可以用Horton模型來描述,在不同雨強下均監測到了約0.10mm/min的深層滲漏,該值可以認為是該區的穩定入滲率。

23基于保水劑施入土壤后氧化、見光易分解的特性,探究不同覆沙厚度下保水劑對沙質土壤垂直水分的影響。

24通過人工模擬降雨器, ,對石子和秸稈覆蓋條件下的土壤水分動態變化、地下滲流過程進行了連續監測,并對不同下墊面條件下水量轉化的變異特征進行了分析。

25通過人工模擬降雨濺蝕實驗,測定土壤濺蝕速率,同時采樣制作土壤切片,觀察分析結皮的發育特征以及與土壤濺蝕的關系。

26采用人工模擬降雨器,對毛竹林地土壤流失進行了試驗,結果表明:林地坡度是影響林地土壤流失的主要因子,坡度在30以上時,極易造成林地土壤沖刷;地表覆蓋能有效地降低地表徑流中的泥沙含量;大雨、陡坡、全墾造成的水土流失非常嚴重。

27基于相似原理,修建小流域模型,人工模擬降雨器,是進行各種雨水利用及徑流調控試驗研究的有效手段。降雨強度與雨滴大小、數量及雨滴密度有關。本文討論了用色斑法測小流域模型雨譜過程及其計算雨譜參數方法,得出不同情況下模型的雨譜特性。

28通過野外特定強度的人工模擬降雨器,研究了長江三峽壩區花崗巖坡面馬尾松林地、板栗疏林地和農耕地的土壤水分入滲過程(f)及入滲量(F)。

29通過人工模擬降雨方法對四川盆地紫色土坡耕地產流特征進行研究

30采用人工模擬降雨器方式,研究了中度石漠化山地N、P、K流失的特征。結果表明,不同降雨強度下,徑流中N、P、K流失濃度,KNP,且徑流中N和K的濃度總體上呈下降趨勢,P流失沒有明顯下降。隨著降雨歷時,徑流中的N、K濃度波動性較小,而P波動性較大。不同雨強,營養元素間關系有正相關,也有負相關。

31利用人工模擬降雨器在降雨性質上的可控性優勢,分析了在黃土丘陵區具有代表性的幾種坡面土地利用方式(林灌地、封禁荒草地、棄耕農地)的產流產沙動態過程及發生機制。

32用人工模擬降雨器研究亞熱帶地區粘淀濕潤富鐵土和鋁質濕潤淋溶土的坡耕地土壤溝蝕和溝間侵蝕。

33研究紅壤表土結皮發育特征及其與土壤濺蝕的關系,可為理解紅壤的侵蝕機理提供理論依據。通過人工模擬降雨濺蝕試驗,采樣制作土壤切片,同時測定紅壤濺蝕速率,觀察分析紅壤土表結構的變化特征以及與土壤濺蝕的關系。

34用人工模擬降雨器方法,分設3種不同的降雨強度,研究了寧南山區人工草地和坡耕地的產流產沙特征。

35對降雨入滲的研究是揭示華北地區水源地來水量變化研究的基礎。運用人工模擬降雨器,在2個2m2的徑流小區(編號為P1、P2,坡度分別為19.6°,11.7°)上研究了太行山區側柏林地的入滲特性,分析了雨強、土壤前期含水量和坡度對入滲的影響。

36采用人工模擬降雨器的方法,分設5種不同的降雨強度研究半干旱區農地的產流產沙特征.結果表明:農地徑流量、侵蝕模數隨雨強的增加而增加,并與降雨強度呈指數函數或冪函數;小麥地和裸地徑流量平均值分別為39.1mm和50.1mm,徑流系數最高達60%以上;裸地與小麥地的侵蝕模數之比最大達25倍.

37用人工模擬降雨器研究低丘紅壤區不同土地利用方式下植被覆蓋與管理因子Ｃ值，并應用Ｃ值對土地利用方式的可持續性進行分析評價。結果表明，合理的土地利用方式，必須有利于降低Ｃ值，提高土壤滲透率，增強土壤蓄水力，以達到減少水土流失和提高經濟效益的雙重目的。

38中國東北地區的黑土坡耕地為研究對象,利用人工模擬降雨器進行室內模擬降雨試驗,在雨強為60 mm/h的條件下,利用變坡土槽研究坡面坡度分別為1°、3°、5°、7°和9°時,產流時間、流速、平均入滲率、徑流量、累計徑流量等產流特征以及侵蝕泥沙量、累計泥沙量、徑流含沙率等產沙特征,探討黑土坡面產流產沙規律。

39云南省坡改梯試點工程水保監測項目采用人工模擬降雨試驗研究土壤產匯流規律和侵蝕規律,具有經濟性、便捷性、可控性、重現性等優點。本文以石佛山項目為例,對人工模擬降雨器數據進行了分析。

40永勝縣金官鎮實施退耕還林還草工程以來，生態環境明顯改善，生態效益和經濟效益顯著。為了了解和掌握非洲狗尾草、東非狼尾草和肯尼亞白三葉3個引進草種的水土保持效益，并回答其水土保持的機理，同時探討其能否增加農民的經濟收入，本研究采取野外人工模擬降雨器實驗和室內分析相結合的方法，以云南省金沙江流域退耕還林還草工程區引進草種為研究對象，以耕地和裸地為對照，對引進草種的水土保持作用機理及效益以及經濟效益等問題進行了系統的研究。

41利用人工模擬降雨器研究了不同降雨強度和坡度條件下,90%蓋度狗牙根草地(以裸地為對照)對次降雨地表徑流產生過程的影響以及對徑流總量的削減作用。

42以2種典型黃土為研究對象,在人工模擬降雨器條件下,研究了不同雨強和坡度條件下侵蝕過程中黏粒含量的變化規律,比較了泥沙侵蝕顆粒(未分散)和泥沙原始顆粒(分散后)大小分布特征,分析了團聚率和富集率.

43過構建不同坡角邊坡物理模型分別進行人工模擬降雨器,對坡體進行分層監測。采用自動水份傳感器測定坡體不同位置處含水率;用光纖傳感器測定坡體內不同深度處應變;用壓力盒測定坡體前端不同深度處推力。

44針對降雨入滲非均質土坡的穩定問題,建立雙層邊坡模型進行人工降雨器,對坡體進行含水率和孔隙水壓力監測,得到了非均質土坡在降雨條件下含水率和孔隙水壓力更真實的變化。

45通過間隔為11h的二次人工模擬降雨器和沖蝕槽試驗研究了10種土壤的侵蝕過程,發現在第2次降雨中大多數土壤出現了細溝侵蝕形式。采樣微形態觀察發現,在第1次降雨中形成結皮的土壤在第2次降雨中出現了細溝侵蝕;產流產沙觀測發現所有出現細溝侵蝕的土壤在第1次降雨中徑流含沙量逐漸減少,而第2次降雨中有一個先劇增后減少的過程。土壤理化分析及多元逐步回歸分析結果表明,土壤顆粒組成、有機質含量、鐵鋁含量等因素對細溝侵蝕的影響表現不明顯,而與土壤團聚體有關結構指標、細溝侵蝕、產流產沙速率及總量呈顯著相關關系。分析表明,團聚體分散度、崩解速率與滲透系數之比兩個指標能較好地預測細溝侵蝕發生的可能性,同時也能很好地預測侵蝕產沙量。

46以華北土石山區側柏、油松、五角楓和栓皮櫟等當地鄉土樹種為研究對象,開展野外人工模擬降雨器試驗,研究坡面尺度林分對冠層截留和地表產流產沙的影響、單株苗木冠層結構對截留的影響,以期探討華北土石山區最佳防護效益的植被類型和配置、林分結構和水資源空間分布量化關系及攔截降水的最優冠型,為華北土石山區防護林的營造和管理提供一定的理論依據。

ZK-3人工模擬降雨器的應用

ZK-3人工模擬降雨器解決方案有三大部分組成分為：動力設備、人工降雨管路、人工降雨自控系統三部分組成，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。

ZK-3人工模擬降雨器總體技術指標：

1）、有效降雨面積：2*6m

2）、降雨高度：4m

3）、雨強連續變化范圍：20-200mm/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

ZK-3人工模擬降雨器特點：

1)便攜性：

該設備采用多個功能完備的模塊，通過快速連接部件，手工很快即可裝配完成。適合科研單位在室內或者野外應用，一舉兩得。

2)安全性

系統的結構采用不銹鋼材料，系統供水管路動力源與降雨管路部分采用鋼絲纏繞高壓管，降雨管路采用不銹鋼管，支架采用工業鋁合金型材，不僅提高了供水的安全性也提高了系統的穩定性，杜絕由于管道生銹引起噴頭堵塞的隱患。

3)真實性

實驗平臺噴頭采用世界較為先進的垂直旋轉下噴式噴頭，可以實現小雨，中雨，大雨，暴雨不同級別的降雨，使模擬降雨更及近自然降雨。

4)先進性：

該人工模擬降雨系統采用自動測控系統，可現場實時在線顯示整個降雨大小的數值，即對現場降雨測量結果有直接參考意義。

5)實時性：

可以實時的顯示數據。

 

 

相關詞：

土壤侵蝕    降水強度    暴雨強度    降雨等級   降雨強度單位  降雨動能 雨滴直徑

人工模擬降雨  地面徑流  雨水徑流      徑流模數

野外人工降雨模擬器  人工降雨噴式模擬器  人工模擬降雨大廳