[發明專利]一種水工模型用的霧化降雨強度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201610013022.0
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105549127B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 董壯;劉肖;呂家才;唐磊;謝鋒
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14;G09B25/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發明公開了一種水工模型用的霧化降雨強度測量裝置及測量方法，包括玻璃培養皿、托盤和底座，所述玻璃培養皿位于托盤上，托盤通過支撐桿與底座連接，所述玻璃培養皿內設有高分子吸水紙，所述支撐桿與托盤和底座分別通過球形鉸接連接。本發明的水工模型用的霧化降雨強度測量裝置，簡單實用，通過上述水工模型用的霧化降雨收集裝置，巧妙收集水工模型霧化實驗過程中產生的密集霧化降雨；采用稱重法，得到精確的降水量測量值，通過公式能準確計算出測量時段內的霧化降雨強度，從而避免了現有手段中降雨強度測量由于讀數不準造成的實驗數據精度缺陷，對水工建筑物泄洪霧化問題的研究提供了一定的技術支持。

技術領域

本發明涉及水工模型用的霧化降雨強度測量裝置及測量方法，屬于水利水電工程領域。

背景技術

水利水電工程中的霧化是指由泄水建筑物泄水過程產生的高速水舌在空氣中摻氣擴散和水舌入水時噴濺，形成的霧流現象。霧化雖然是一種降雨現象卻與天然降雨有著顯著區別，氣象上自然降雨中特大暴雨的降雨強度(雨強)值為11.67mm/h，而霧化引起的降雨強度十分驚人，動輒便高達數千mm/h以上，遠遠超過了自然降雨中特大暴雨強度，同時也對下游生態環境和水電站的安全運行造成極其不利的影響。

近年來，國內外學者通過原型觀測，獲得了大量霧化現象的相關資料，對霧化的產生機理及霧化區的劃分有了明確認識，并逐步形成了采用模型實驗與理論分析相結合的方法對泄水建筑物泄洪霧化問題展開專題研究。但是由于霧化現象在理論分析上仍然存在一定的難度，水工模型實驗于是便成為了探究霧化問題的主要技術手段。因此如何選定合理的泄洪霧化雨強測量手段，從而提高模型實驗的可靠性是研究霧化過程中最主要的制約因素。

目前常規的測量降雨強度的儀器是雨量筒和量杯，測量時，雨量筒用來收集某一時間段內的降雨，將量雨筒中的雨水倒入量杯中，根據量杯上的刻度線就可以讀出降雨強度。如使用上述測雨儀器用于大比尺水工模型霧化雨強的測量，難免會出現數據分辨率較低的情形，致使雨強較小甚至接近于零的測點測量精度難以滿足相關研究需求。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種水工模型用的霧化降雨強度測量裝置及測量方法，巧妙收集水工模型霧化實驗過程中產生的密集霧化降雨，測量準確。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種水工模型用的霧化降雨強度測量裝置，包括玻璃培養皿、托盤和底座，所述玻璃培養皿位于托盤上，托盤通過支撐桿與底座連接。

作為優選，所述玻璃培養皿內設有高分子吸水紙。

作為優選，所述支撐桿與托盤和底座分別通過球形鉸接連接。

一種水工模型用的霧化降雨強度測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

1)實驗開始之前，首先依據模型觀測點位編號設計情況，對每一組玻璃培養皿和高分子吸水紙進行統一編號；

2)使用千分尺依次測出每組玻璃培養皿的內徑R，然后計算出底面積A，并將同一編號的高分子吸水紙置于其內部；

3)通過電子天平一一稱量出霧化雨水收集以前，每組玻璃培養皿和高分子吸水紙的總質量m；

4)使用保鮮膜對每一組玻璃培養皿進行封口，防止實驗開始之前，環境中的各種雜質進入其中，破壞測量精度。然后將每一組玻璃培養皿都固定于對應裝置的托盤上端；

5)將組裝完畢的霧化降雨強度測量裝置按照編號順序依次放置于同一編號的模型觀測點處，開始進行霧化模型實驗；

6)將玻璃培養皿端口密封的保鮮膜全部移除，經過實驗時間t小時以后，再次對每組玻璃培養皿及內部的高分子吸水紙進行稱量，記錄汲水后的總質量M；

7)模型每個測點處的霧化降雨強度I為：