[發明專利]一種野外持續模擬降雨裝置

無效

• 申請號: 201110215029.8
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102265765A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 劉金濤;王文君;宋慧卿;馮德锃;陳喜
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: A01G15/00
• 分類號: A01G15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明一種野外持續模擬降雨裝置，尤其是利用自動壓差實現穩定持續模擬降雨的裝置，屬于水利工程中水文預報領域。

背景技術

近年來，我國中小河流山洪預警預報和災害防御已成為目前防洪減災工作中突出的難點(劉志雨，基于動態臨界雨量的中小河流山洪預警方法及其應用，北京師范大學學報，2010)。為數眾多的中小河流分布廣泛，大部分流域站網密度稀疏，監測手段缺乏，預報方案不健全，屬于典型的無資料或缺資料流域。因此，在這些流域，如何深入挖掘地形、土壤及基巖特性等山坡結構特征信息，研究其對降雨徑流響應的綜合效應，具有重要的理論意義和工程實踐價值。(Troch，P.A.，Dealing?with?landscape?heterogeneity?in?watershed?hydrology：a?review?ofrecent?progress?toward?new?hydrological?theory，Geography?Compass，2009；劉蘇峽，無測站流域水文預測(PUB)的研究方法，地理科學進展，2010)。

山坡降雨徑流的發生發展受地質、地形、土壤、降雨等多種因素的影響，為了搞清各因子之間的定量關系，必須進行大量的單因子對比實驗。野外觀測實驗取決于天然降雨情況，而每年發生降雨徑流的次數有限，并且天然降雨事件具有不可重復性，使徑流小區觀測實驗工作受到很大限制，數據積累慢，遠不能滿足生產的需要。為了克服這一困難，科學家設計了一系列的降水裝置，人工模擬天然降雨。

目前國內外開展降雨徑流實驗使用的人工模擬降雨器主要分為野外移動式模擬降雨器和室內固定式模擬降雨器兩類。其中適合但都未能得到廣泛應用，主要存在兩個問題：(1)野外模擬降雨器一般均要求現場有足夠的場地架設儀器，而實際場地往往不能直接滿足；(2)模擬降雨器還需要動力裝置，可移動性較差。室內固定式模擬降雨器也存在類似需大范圍場地及動力的問題。因此，山坡野外降雨徑流實驗研究需要一種結構簡單、便于安裝和攜帶、降雨強度可控性好的模擬降雨裝置。

發明內容

本發明要解決的技術問題就是：針對以上現有技術的不足，提供一種簡便易控的野外持續模擬降雨裝置。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：一種野外持續模擬降雨裝置，包括儲水箱，供水箱，雨量調節裝置，降雨器和支架，所述的裝置儲水箱與供水箱串聯，供水箱底部設置單向透氣塞、利用雨量調節裝置實現試驗所需要的穩定的降雨強度。儲水箱與供水箱串聯，不需要借助外界動力裝置，通過系統內的壓力差實現供水箱的自動補水，采用單向透氣塞和雨量調節裝置實現試驗所需要的穩定的降雨強度。

所述的儲水箱包括：箱體，進水口，出水口和進氣口；

所述的供水箱包括：箱體，進水口，排氣口，單向透氣塞，進氣調節閥；

所述的雨量調節裝置和降雨器分別為流量控制伸縮管和噴孔式降雨噴頭；

儲水箱的出水口與供水箱的進水口之間由橡膠皮管連接，以實現從儲水箱向供水箱補水；

儲水箱的進氣口與供水箱排氣口之間亦采用橡膠皮管連接，以實現氣體交換；

供水箱的出水口與降雨器之間由雨量調節裝置連接，通過雨量調節裝置控制供水箱出水流量，即控制降雨強度。

儲水箱與供水箱串聯自動補水的設計原理：

將儲水箱與供水箱上下串聯，設儲水箱內水位為h′、供水箱內水位為h，儲水箱進氣口與供水箱排氣口連通，則儲水箱與供水箱水面上方氣壓p1和p4相等，即p1＝p4，儲水箱底部壓強p5等于儲水箱水面上方氣壓p4與箱內水體壓強之和，即p5＝p4+ρg?h′，因此p5＞p4＝p1，水由儲水箱流向供水箱，供水箱的氣體通過排氣口由供水箱流向儲水箱，其中：ρ為水的密度，g為重力加速度。

穩定降雨強度的實現：

供水箱內水體在內外壓差作用下流向降雨器模擬降雨，隨著箱內水體減少，箱內氣體壓強逐漸降低，箱底壓力也在降低，當箱底壓力小于大氣壓強時，由于供水箱底部設有單向橡膠透氣塞，則在內外壓差的作用下，外界氣體進入供水箱內使箱內氣壓增大，當供水箱底的壓強與大氣壓強相等時達到平衡狀態，隨著箱內水體的減少，外界氣體不斷通過透氣塞進入供水箱內，增加箱內氣壓，仍會達到平衡狀態，所以模擬降雨裝置在達到平衡狀態后，供水箱出口的壓強始終會保持不變，當雨量調節裝置固定后，即可獲得穩定的降雨強度。

本發明的優點在于：本發明不需要動力裝置，方便野外實驗；實驗過程不需中斷，通過儲水箱可實現持續供水；降雨強度控制簡便，而且能夠始終保持恒定狀態。

附圖說明