[发明专利]模拟天然降雨的试验装置

说明书

本发明涉及一种模拟天然降雨的试验装置，属于环境岩土工程试验设备技术领域，可以应用在与模拟天然降雨相关的试验研究方面。本发明包括平行设置的多根水管，相邻两水管之间的间距相同，水管底部沿长度方向均匀间隔设置有降雨水孔或者喷头，水管中部连接有进水管，每根水管的进水管并联连接于进水大管，进水管在进水大管上的连接点均匀间隔设置，进水大管两端为封闭结构，进水大管内套设有进水小管，进水小管两端为封闭结构，进水小管上沿长度方向均匀间隔设置有出水孔，进水小管中部连接有进水总管，进水大管上具有供进水总管穿过的孔。本发明结构简单、制作成本低、降雨的均匀性好。

技术领域

本发明涉及一种模拟天然降雨的试验装置，属于环境岩土工程试验设备技术领域，可以应用在与模拟天然降雨相关的试验研究方面。

背景技术

通过人工降雨装置来模拟降雨，是一种理想的试验方法，它不受时间和空间限制，重现天然降雨，既节约了大量的人力和物力，又能在短时期内重复试验，缩短了试验的周期。同时，人工降雨装置还可以根据试验的需要，对降雨进行有效的控制，从多方面来研究降雨的各种特性(如雨量、雨强、雨滴大小和分布均匀性、降雨动能等)对相关的影响，参见[孙凯，张季如.针管式人工降雨装置的设计与应用[J].武汉理工大学学报，2013，35(12)：125-129.]。

1930年初，就有使用简易喷壶进行模拟降雨的试验，这是历史最早也是最简单的人工模拟降雨器。随后有美国的DuleyDHbys，Hendrickson、Zing研究了人工降雨装置，直到1958年Meyer与Mclune才制作了第一架较为完整的人工降雨模拟装置。之后，不断有专家学者对其进行研究与改进，使得其性能与运用领域都得到了进一步开发，代表性的有1976年中科院地理研究水文室研制的喷嘴式降雨模拟装置与1987年山西省水保所研制的侧喷式降雨模拟装置等。同时，将其运用到了土壤入渗、坡面产流和土壤侵蚀等方面的研究，为我国降雨模拟装置的开发与研制提供了良好的理论基础与实际案例，参见[夏平，蒋建清，蔡晶垚，等.人工降雨模拟装置的研制与工程应用进展综述[J].企业技术开发，2015，34(34)：4-6.]。

从本世纪30年代开始使用人工降雨器至今，应用降雨装置进行的相关试验研究很多，综合目前的试验结果来看，主要存在的不足是降雨均匀性不足、试验范围不大，可调节性差。因此，有必要进一步在降雨模拟精度、可调节性等方面进行研究。

目前已找到的试验方法，下面两种技术较接近：

现有技术一：参见[谢妮，王钊，邓卫东，等.非饱和土边坡的监测和人工降雨试验[J].武汉大学学报(工学版)，2008，41(2)：81-85.]，谢妮和王钊等设计的人工模拟降雨装置由供水系统、过滤器、流量表、潜水泵、供水管、喷头以及起支撑作用的金属框架组成。通过开启不同的管道，控制水泵的压力和总流量，让不同数量的喷头工作，就可以得到预先设计好的降雨强度值。通过调节3根开启管道的组合，来模拟不同的降雨强度。

现有技术二：参见[高小梅，李兆麟，贾雪.人工模拟降雨装置的研制与应用[J].辐射防护，2000，20(1～2)：86-90.]，高小梅和李兆麟等采用医用注射针头在一圆圈内振动洒落水滴模拟降雨，该模拟降雨装置主要包括贮水箱、水泵、高位水箱、液位控制器、流量计和降雨器等。降雨器是人工降雨装置的核心部分，由振动发生器、布针架、框架、供水管等部件组成。降雨器的工作原理是通过流量计控制的水，由供水管网稳压后再供给针头滴水，同时布针架在振动发生器的驱动下做水平圆周振动。通过振动将水滴破碎洒落于地面，使其均匀分布，从而达到模拟降雨的目的。

现有技术一的缺点为结构复杂，降雨强度调节范围有限，且降雨管网制作比较麻烦。

现有技术二的缺点为降雨的均匀性很难保证，另外降雨控制范围有限。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有背景技术中存在的不足之处，提供一种模拟天然降雨的试验装置，其结构简单、制作成本低、降雨的均匀性好。