[發(fā)明專利]一種基于無級(jí)變速的節(jié)水型野外降雨系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010700289.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN111781333A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昊;程冬兵;劉紀(jì)根;張長偉;孫寶洋;任斐鵬;黃金權(quán);沈盛彧;趙元凌;錢峰
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

本發(fā)明提供一種基于無級(jí)變速的節(jié)水型野外降雨系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括噴淋裝置、傳動(dòng)裝置與回水裝置；所述噴淋裝置包括進(jìn)水管、旋轉(zhuǎn)接頭、固定橫桿、噴頭、區(qū)域控制器，所述進(jìn)水管通過旋轉(zhuǎn)接頭與固定橫桿連接，所述噴頭通過螺旋接頭固定于固定橫桿中間，區(qū)域控制器位于噴頭正下方，所述區(qū)域控制器形成降雨區(qū)及位于降雨區(qū)外圍的回流區(qū)；所述傳動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)噴頭在降雨區(qū)與回流區(qū)以一定頻率和方式來回?cái)[動(dòng)；所述回水裝置包括回水管路、與回水管路連通的回水箱，回水管路用于將噴頭噴灑在回流區(qū)的水回流至回水箱。本發(fā)明通過擋流板控制受雨范圍，提高降雨有效覆蓋率，同時(shí)利用回水裝置進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)回水全利用，提高野外試驗(yàn)可持續(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤侵蝕人工模擬試驗(yàn)領(lǐng)域，具體是一種基于無級(jí)變速的節(jié)水型野外降雨系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在我國，土壤侵蝕造成嚴(yán)重的水土流失與土壤肥力下降，威脅生態(tài)安全與人居環(huán)境。因降雨導(dǎo)致的水力侵蝕是其主要侵蝕方式之一。在土壤水力侵蝕研究過程中，野外原位觀測是不可或缺的重要環(huán)節(jié)，目前多利用徑流小區(qū)觀測法。在觀測降雨對水土流失的影響過程中，因天然降雨的不確定性、多變性，依靠天然降雨得到足量可靠成系列的數(shù)據(jù)常需要大量時(shí)間。因此利用可控、可調(diào)節(jié)的人工模擬降雨在短時(shí)間內(nèi)得到系列數(shù)據(jù)，以補(bǔ)充或完善天然降雨條件下的觀測結(jié)果是野外原位觀測的重要內(nèi)容。

人工模擬降雨裝置主要有管網(wǎng)式、懸線式、針管式和噴嘴式等四種。目前，噴嘴式降雨裝置因其裝置的相對簡單性，是野外人工模擬試驗(yàn)裝置的主流。對噴嘴式降雨裝置而言，噴嘴型號(hào)和供水壓力是其兩個(gè)關(guān)鍵控制條件。在噴嘴型號(hào)固定的情況下，雨強(qiáng)與雨滴大小隨著供水壓力變化而變化；當(dāng)供水壓力一定的情況下，噴嘴型號(hào)決定了雨滴形態(tài)、雨強(qiáng)大小和雨滴動(dòng)能。故試驗(yàn)時(shí)多通過調(diào)節(jié)供水水壓和噴嘴型號(hào)對降雨的均勻性、雨滴動(dòng)能、降雨強(qiáng)度、雨滴中數(shù)直徑等降雨的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但在野外試驗(yàn)過程中，供水條件多有限，這一過程常給試驗(yàn)的可持續(xù)性帶來較大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)闊o論是更換噴頭或是變換供水壓強(qiáng)，都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，常需要較長時(shí)間的調(diào)試以穩(wěn)定系統(tǒng)，并重新率定參數(shù)；且頻繁的更換噴頭會(huì)造成較大的管路漏水風(fēng)險(xiǎn)，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，加大了試驗(yàn)失敗風(fēng)險(xiǎn)概率。此外噴嘴式降雨裝置其降雨范圍多為以噴嘴為圓心的圓形，而徑流小區(qū)多為一定尺寸的方形，故降雨時(shí)常有大量水噴灑在小區(qū)之外，造成大量浪費(fèi)；在野外試驗(yàn)、供水不方便時(shí)，這些都嚴(yán)重影響著試驗(yàn)的可持續(xù)性。因此研究一種操作簡單、使用方便的節(jié)水型野外降雨裝置就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于無級(jí)變速的節(jié)水型野外降雨系統(tǒng)及方法，以解決野外降雨調(diào)節(jié)雨強(qiáng)與率定雨強(qiáng)過程中操作復(fù)雜與水量浪費(fèi)等技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

一種基于無級(jí)變速的節(jié)水型野外降雨系統(tǒng)，包括噴淋裝置、傳動(dòng)裝置與回水裝置；

所述噴淋裝置包括進(jìn)水管、旋轉(zhuǎn)接頭、固定橫桿、噴頭、區(qū)域控制器，所述進(jìn)水管通過旋轉(zhuǎn)接頭與固定橫桿連接，所述噴頭通過螺旋接頭固定于固定橫桿中間，區(qū)域控制器位于噴頭正下方，所述區(qū)域控制器形成降雨區(qū)及位于降雨區(qū)外圍的回流區(qū)；

所述傳動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)噴頭在降雨區(qū)與回流區(qū)以一定頻率和方式來回?cái)[動(dòng)；

所述回水裝置包括回水管路、與回水管路連通的回水箱，回水管路用于將噴頭噴灑在回流區(qū)的水回流至回水箱。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管為耐壓管路，所述進(jìn)水管的一端與供水系統(tǒng)連接，另一端與所述旋轉(zhuǎn)接頭連接。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)接頭為90°彎頭，外側(cè)為固定端，內(nèi)側(cè)為可360°旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)端，固定端通過接頭與進(jìn)水管連接，活動(dòng)端與固定橫桿連接。