野外用动态变化仿真模拟降雨装置及其应用方法与流程

本发明涉及人工模拟降雨技术领域，具体涉及一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置及其应用方法。

背景技术：

近年来，人们对于各类边坡土壤侵蚀包括各类土壤堆置体安全存放越来越重视，对其进一步的研究无论是对于水土保持还是农业生产都具有十分重要的意义。利用天然降雨对土壤侵蚀进行实际监测，受环境气候影响太大，很难满足研究的需要。通过人工模拟降雨的方法，控制试验条件、模拟不同环境，可有效克服自然降雨规律性不足对科研的限制。

目前，人工模拟降雨装置主要有四种类型，即管网式、针管式、悬线式和喷嘴式。即便如此，面对野外复杂的地形环境，不同类型的人工模拟降雨装置都或多或少的存在着不同的问题，诸如灵活性差、不便于控制；造价昂贵，实验成本较高；野外难以快速组装应用等等。因此，设计一种适应野外地形环境且操作简便，同时又满足不同降雨要求的人工模拟降雨装置具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置及其应用方法，可实现雨强动态变化仿真模拟降雨，对于精度要求不太高，规模较大的野外土壤模拟侵蚀等研究产生理想效应。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置，包括供水管道，所述的供水管道一端为供水端且另一端为喷淋端，所述的供水端安装由水箱供水的自吸泵，所述的喷淋端安装至少两个喷头，所述的喷头独立连接电磁阀和解码器，并通过电源线将各个解码器串联后连接于控制器。

在人工模拟降雨过程中，利用自吸泵将水从供水管道的供水端保持恒定压力输送到喷淋端，喷淋端通过控制器自动调控解码器启闭不同数量、规格的喷头实现动态变化仿真模拟降雨。

作为优选，所述的供水管道上在供水端和喷淋端之间还安装有压力表和流量计。

设置安装压力表和流量计，可以对供水管道内的水压和流量实行监测，

进一步的，所述的喷头通过异径三通与供水管道的喷淋端连接。

作为优选，所述的自吸泵为变频恒压自吸泵。

变频恒压自吸泵设定压力可调且保持供水压力恒定，可以保证模拟降雨的过程中喷头处的供水水压稳定，确保喷头工作环境的安全和模拟降雨的准确度，使得实验结果更加准确。

作为优选，所述的供水管道置于待测坡面的坡底并与坡底间距0.5-1.0m。

供水管道置于待测坡面的坡底并与坡底间距0.5-1.0m，可提高降雨均匀度并有效消除无效疆降雨面积，减少水资源的浪费。

作为优选，所述的喷头与待测坡面的安置角度为75°~90°。

通过设置喷头与待测坡面的安置角度，可以充分利用的喷头的有效射程，达到完美的喷射效果，有利保证模拟降水的雨强。

作为优选，所述的喷头为喷射角度、射程可调的旋转多射线的喷头。

通过调整喷头喷射角度和射程达到最佳降雨面积，旋转多射线喷嘴确保降雨的均匀度。

进一步的，所述的供水管道分别与异径三通、流量计、压力表和自吸泵之间密封活接；所述的电磁阀分别与喷头、解码器和异径三通之间密封活接。

活接便于装置的灵活组装与运输，密封处理确保装置工作环境的稳定。

一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置的应用方法：包括以下步骤：

一、开启自吸泵，利用变频恒压自吸泵将水从供水管道的供水端保持恒定压力输送到喷淋端；

二、喷淋端通过控制器自动调控解码器启闭不同数量、规格的喷头的组合形式的动态变化实现任意雨强、不同历时的人工模拟降雨过程。

作为优选，所述的喷头可通过调整喷射角度和射程达到最佳降雨面积，喷射角度和射程调整后喷头的雨强保持不变。

本发明的有益效果：

一、可灵活安装、拆卸且运输方便，适用于野外复杂地形，对于精度要求不太高，规模较大的土壤模拟侵蚀等研究产生理想效应。

二、喷淋端的各个喷头独立可控，通过调控各个喷头不同启闭状态和不同规格型号喷头的组合形式实现动态变化的任意雨强、不同历时的人工模拟降雨过程。

三、模拟降雨均匀度高，喷洒稳定，水滴粒径及终点速度基本满足自然降雨要求，通过调整喷头喷射角度和射程达到最佳降雨面积，且降雨强度保持不变。

四、成本低，使用寿命长，维护简便。

附图说明

图1为本发明模拟人工降雨装置的结构示意图；

图2为图1中喷淋端的结构示意图；

图中所示：

1、待测坡面，2、喷头，3、电磁阀，4、解码器，5、电源线，6、控制器，7、流量计，8、压力表，9、自吸泵，10、供水管道，11、水箱。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置，包括供水管道10，所述的供水管道10一端为供水端且另一端为喷淋端，所述的供水端安装由水箱11供水的自吸泵9，其中自吸泵9为变频恒压自吸泵，变频恒压自吸泵设定压力可调且保持供水压力恒定，可以保证模拟降雨的过程中喷头处的供水水压稳定，确保喷头工作环境的安全和模拟降雨的准确度，使得实验结果更加准确。

所述的喷淋端通过异径三通安装至少两个喷头2，可以根据实验要求设置3个、4个、5个、6个甚至更多个喷头2，各个喷头2独立连接电磁阀3和解码器4，并通过电源线5将各个解码器4串联后连接于控制器6。所述的喷头2与待测坡面1的安置角度为75°~90°，所述的喷头2为喷射角度、射程可调的旋转多射线的喷头。

所述的供水管道10上在供水端和喷淋端之间还安装有压力表8和流量计7。

所述的供水管道10置于待测坡面1的坡底并与坡底间距0.5-1.0m，作为优选方案，供水管道10与坡底的间距设置为0.5m，可提高降雨均匀度，消除无效降雨面积。

所述的供水管道10分别与异径三通、流量计7、压力表8和自吸泵9之间密封活接；所述的电磁阀3分别与喷头2、解码器4和异径三通之间密封活接。

野外用动态变化仿真模拟降雨装置的应用方法：

一、开启自吸泵9，利用变频恒压自吸泵将水从供水管道10的供水端保持恒定压力输送到喷淋端；

二、喷淋端通过控制器6自动调控解码器4启闭不同数量、规格的喷头的组合形式的动态变化实现任意雨强、不同历时的人工模拟降雨过程。

所述的喷头2可通过调整喷射角度和射程达到最佳降雨面积，喷射角度和射程调整后喷头的雨强保持不变。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种野外用动态变化仿真模拟降雨装置及其应用方法，人工模拟降雨装置包括供水管道（10），所述的供水管道（10）一端为供水端且另一端为喷淋端，所述的供水端安装由水箱（11）供水的自吸泵（9），所述的喷淋端安装至少两个喷头（2），所述的喷头（2）独立连接电磁阀（3）和解码器（4），并通过电源线（5）将各个解码器（4）串联后连接于控制器（6）。本发明成本低，可实现雨强动态变化仿真模拟降雨，对于精度要求不太高，规模较大的野外土壤模拟侵蚀等研究产生理想效应。

技术研发人员：陈为峰;邓从;王文中;刘志全;宋希亮
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：2017.07.19
技术公布日：2017.09.29