一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器。它包括四噴嘴組合式降雨發(fā)生器、供水系統(tǒng)和升降式模擬降雨器支架。四噴嘴組合式降雨發(fā)生器和供水系統(tǒng)通過(guò)活接與第二直角彎頭擰合在一起；向DN32套管中插入DN25輸水鋼管，然后往第三級(jí)固定螺母中擰入螺栓，將供水系統(tǒng)和升降式模擬降雨器支架連接在一起；第一級(jí)三通主管兩端均通過(guò)直通與第二級(jí)三通支管相連，第二級(jí)三通主管兩端均連接球閥，球閥和噴嘴之間通過(guò)直角彎頭連接。本發(fā)明采用組合式噴嘴、高度可調(diào)、方便攜帶、制作簡(jiǎn)單，解決了在類似喀斯特等異質(zhì)性極強(qiáng)的地區(qū)開(kāi)展坡面入滲、侵蝕研究的瓶頸。
【專利說(shuō)明】一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人工模擬降雨【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，適合于教學(xué)、科研和環(huán)保部門開(kāi)展多種植被和土地利用類型下的侵蝕、水文和養(yǎng)分輸移等方面的研究。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)西南喀斯特地區(qū)淺薄土層蓄水能力弱，加之豐富的巖溶孔隙和裂隙，地表水大量滲漏，地下水污染日趨嚴(yán)重，旱澇災(zāi)害頻繁，水是解決喀斯特地區(qū)生態(tài)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，為了加深對(duì)喀斯特地區(qū)水文循環(huán)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)有限水資源的合理利用，圍繞水的問(wèn)題在喀斯特地區(qū)開(kāi)展坡面入滲、產(chǎn)流等方面的研究顯得尤為重要。
[0003]喀斯特地區(qū)土層淺薄，土被不連續(xù)，地表多礫石和裸巖覆蓋，地表通常可分為土面、石面、石牙、石縫、土洞等多種小生境類型。由于喀斯特地區(qū)特有的坡面土壤不連續(xù)性和極強(qiáng)異質(zhì)性，傳統(tǒng)開(kāi)展坡面土壤水文研究的方法在適用條件和研究尺度上都很難在該地區(qū)沿用。如針對(duì)雙環(huán)、單環(huán)等傳統(tǒng)入滲方法，一方面在多礫石和裸巖覆蓋的地表操作難度大且不能整合植被等地被物對(duì)入滲過(guò)程的影響，另一方面測(cè)定尺度太小測(cè)定結(jié)果不能代表某一特定小生境的入滲情況；再如針對(duì)傳統(tǒng)坡面徑流小區(qū)的方法，其過(guò)大的研究尺度將不可避免地造成坡面異質(zhì)性水文過(guò)程的均一化，因而無(wú)法識(shí)別和區(qū)分喀斯特地區(qū)特殊異質(zhì)性小生境所具備的土壤水文過(guò)程，再加之天然降雨過(guò)程往往存在時(shí)間上的不確定性以及數(shù)量和強(qiáng)度上的不可控性，通過(guò)坡面徑流小區(qū)觀測(cè)天然降雨條件下的坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程，顯得十分低效。
[0004]利用人工模擬降雨裝置進(jìn)行模擬降雨，人為制造一定數(shù)量和強(qiáng)度的降雨，能夠大大提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取的效率，達(dá)到快速高效完成研究計(jì)劃的目的。然而，現(xiàn)有模擬降雨裝置在構(gòu)造和性能上尚不能適應(yīng)喀斯特坡地水文方面的研究。首先，現(xiàn)有模擬降雨裝置不能根據(jù)地被物高度靈活調(diào)節(jié)灑水高度，無(wú)法適應(yīng)喀斯特地區(qū)多樣的植被及土地利用類型；其次，現(xiàn)有模擬降雨器大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝費(fèi)時(shí)且要求架設(shè)場(chǎng)地寬闊，不易搬運(yùn)到達(dá)類似喀斯特地區(qū)的復(fù)雜山坡上操作；第三，現(xiàn)有模擬降雨器大多制作成本高，大批量自行制作基本不可能，本發(fā)明制作簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)常用管材的簡(jiǎn)單加工便可快速實(shí)現(xiàn)，制作成本低廉。
[0005]鑒于以上在喀斯特地區(qū)開(kāi)展坡面水文研究所遇到的方法上的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，以期為類似喀斯特地區(qū)這種高異質(zhì)性區(qū)域上，在開(kāi)展坡面水文、土壤侵蝕和養(yǎng)分流失等研究工作中提供合適的研究手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是在于提供了一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，該降雨器結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單、輕便易組裝，便于在山坡上操作，能根據(jù)地被物高度靈活調(diào)節(jié)灑水高度，解決了傳統(tǒng)研究方法在類似喀斯特等異質(zhì)性極強(qiáng)的地區(qū)開(kāi)展坡面入滲、侵蝕研究的瓶頸，能夠?yàn)樵擃惖貐^(qū)開(kāi)展坡面水文、土壤侵蝕和養(yǎng)分流失等研究提供合適的研究手段和平臺(tái)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，它包括四噴嘴組合式降雨發(fā)生器、供水系統(tǒng)和升降式模擬降雨器支架。其連接關(guān)系為:四噴嘴組合式降雨發(fā)生器和供水系統(tǒng)通過(guò)活接與第二直角彎頭擰合在一起；向DN32套管中插入DN25輸水鋼管，然后往第三級(jí)固定螺母中擰入螺栓，將供水系統(tǒng)和升降式模擬降雨器支架連接在一起。其作用是:其中四噴嘴組合式降雨發(fā)生器用于產(chǎn)生一定動(dòng)能大小和粒徑分布的雨滴，供水系統(tǒng)向四噴嘴組合式降雨發(fā)生器提供一定壓力和流速的水源，升降式模擬降雨器支架在支撐和固定整套設(shè)備的同時(shí)，能夠根據(jù)地被物高度調(diào)節(jié)四噴嘴組合式降雨發(fā)生器高度，以滿足不同植被和土地利用類型的需要。
[0008]所述的四噴嘴組合式降雨發(fā)生器由第一級(jí)三通(橫向端為主管，垂直端為支管)、第二級(jí)三通(橫向端為主管，垂直端為支管)、直通、球閥、第一直角彎頭、實(shí)心錐形噴嘴、活接構(gòu)成，其連接關(guān)系是:第一級(jí)三通主管兩端均通過(guò)直通與第二級(jí)三通支管相連，第二級(jí)三通主管與第一級(jí)三通支管垂直，第一級(jí)三通支管連接活接，第二級(jí)三通主管兩端均連接球閥，保證球閥控制開(kāi)關(guān)位于第一級(jí)三通支管一側(cè)；球閥和實(shí)心錐形噴嘴之間通過(guò)第一直角彎頭連接，連接過(guò)程中保證實(shí)心錐形噴嘴與第一級(jí)三通主管垂直。
[0009]所述供水系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成:DN25輸水鋼管、第二直角彎頭、第三直角彎頭、橡膠軟管、閘閥、水壓力表、水表。其連接關(guān)系是:在DN25輸水鋼管一端擰合第二直角彎頭至開(kāi)口垂直向上，另一端擰合第三直角彎頭至開(kāi)口垂直向下，橡膠軟管連接到第三直角彎頭另一端，在橡膠軟管接近地面的一端依次接入閘閥、水壓力表、水表，通過(guò)閘閥和水壓力表來(lái)控制水壓和水量，系統(tǒng)來(lái)水量通過(guò)水表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0010]所述升降式模擬降雨器支架由以下部分構(gòu)成:帶孔底座、DN38鋼管、DN32鋼管、DN25鋼管、DN32套管、第一六角頭螺栓、第二六角頭螺栓、第三六角頭螺栓、可活動(dòng)DN20支撐鋼管、第一級(jí)固定螺母、第二級(jí)固定螺母、支撐桿、第三級(jí)固定螺母、固定用鋼絲繩。其連接關(guān)系是:以帶孔底座圓心為中心，將一段1.5m長(zhǎng)的DN38鋼管一端焊接到帶孔底座上，然后依次向DN38鋼管中套入一段2.5m長(zhǎng)DN32鋼管，向DN32鋼管中套入一段3m長(zhǎng)DN25鋼管，在DN25鋼管朝上的一端橫向垂直焊接0.5m長(zhǎng)DN32套管，保證焊接點(diǎn)中心與DN32套管重心重疊，同時(shí)DN32套管和DN25鋼管之間焊接支撐桿加固；分別在DN38鋼管、DN32鋼管靠上端的位置打孔并焊接第一級(jí)固定螺母、第二級(jí)固定螺母，在DN32套管靠?jī)啥说奈恢么蚩撞⒑附拥谌?jí)固定螺母，向固定螺母中擰入螺栓可控制相應(yīng)內(nèi)管的滑動(dòng)；在DN38鋼管中點(diǎn)附近依次焊接第一六角頭螺栓、第二六角頭螺栓和第三六角頭螺栓，并保證在同一平面內(nèi)且相互呈120°角，將三條打孔的可活動(dòng)DN20支撐鋼管上端分別套入第一六角頭螺栓、第二六角頭螺栓和第三六角頭螺栓上，下端接觸地面，找到可活動(dòng)DN20支撐鋼管與地面的最穩(wěn)固接觸點(diǎn)后，向第一六角頭螺栓、第二六角頭螺栓和第三六角頭螺栓中分別擰入螺母將三個(gè)方向上的DN20支撐鋼管固定；同樣，在DN25鋼管同一圓周上焊接三根固定用鋼絲繩，保證每根固定用鋼絲繩間呈120°角。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
(I)本發(fā)明降雨器支架能夠靈活調(diào)節(jié)高度，能適應(yīng)喀斯特地區(qū)多樣的植被及土地利用類型。[0012](2)本發(fā)明四個(gè)噴嘴全部位于同一主管上，避免了支管的使用，大大增強(qiáng)了設(shè)備的移動(dòng)性能?，F(xiàn)有模擬降雨器大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝費(fèi)時(shí)且要求架設(shè)場(chǎng)地寬闊，不易搬運(yùn)到達(dá)交通不便的山坡上操作。
[0013](2)本發(fā)明四個(gè)噴嘴分布緊湊，灑水中心基本重疊，通過(guò)球閥控制不同數(shù)目的噴嘴組合效果，能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)降雨強(qiáng)度的變化。
[0014](3)本發(fā)明采用噴嘴上噴式的方法生成降雨，增加了雨滴降落高度，雨滴終極速度更容易達(dá)到。
[0015](4)本發(fā)明能夠通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水表讀數(shù)，根據(jù)灑水面積和降雨時(shí)間便能方便計(jì)算某時(shí)段的降雨強(qiáng)度。
[0016](5)本發(fā)明制作簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)常用管材的簡(jiǎn)單加工便可快速實(shí)現(xiàn)，因而制作成本低廉
MTv ο
[0017]表1本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)和效果
【權(quán)利要求】
1.一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，它包括四噴嘴組合式降雨發(fā)生器(I)、供水系統(tǒng)(2)和升降式模擬降雨器支架(3)，其特征在于:四噴嘴組合式降雨發(fā)生器(I)和供水系統(tǒng)(2)通過(guò)活接(1-7)與第二直角彎頭(2-2)擰合在一起，向DN32套管(3-5)中插入DN25輸水鋼管(2-1)，然后往第三級(jí)固定螺母(3-13)中擰入螺栓，將供水系統(tǒng)(2)和升降式模擬降雨器支架(3)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，其特征在于:所述的四噴嘴組合式降雨發(fā)生器(I)由第一級(jí)三通(1-1)、第二級(jí)三通(1-2)、直通(1-3)、球閥(1-4)、第一直角彎頭(1-5)、實(shí)心錐形噴嘴(1-6)、活接(1-7)構(gòu)成，第一級(jí)三通(1-1)主管兩端均通過(guò)直通(1-3 )與第二級(jí)三通(1-2 )支管相連，第二級(jí)三通(1-2 )主管與第一級(jí)三通(1-1)支管垂直，第一級(jí)三通(1-1)支管接活接(1-7 )，第二級(jí)三通(1-2 )主管兩端均連接球閥(1-4)，球閥(1-4)控制開(kāi)關(guān)位于第一級(jí)三通(1-1)支管一側(cè)，球閥(1-4)和實(shí)心錐形噴嘴(1-6)之間通過(guò)第一直角彎頭(1-5)連接，實(shí)心錐形噴嘴(1-6)與第一級(jí)三通(1-1)主管垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，其特征在于:所述的供水系統(tǒng)(2)由以下部分構(gòu)成:DN25輸水鋼管(2-1)、第二直角彎頭(2-2)、第三直角彎頭(2-3)、橡膠軟管(2-4)、閘閥(2-5)、水壓力表(2-6)、水表(2-7)，在DN25輸水鋼管(2-1) —端擰合第二直角彎頭(2-2)至開(kāi)口垂直向上，另一端擰合第三直角彎頭(2-3)至開(kāi)口垂直向下，橡膠軟管(2-4)連接到第三直角彎頭(2-3)另一端，在橡膠軟管(2-4 )的一端依次接入閘閥(2-5 )、水壓力表(2-6 )、水表(2-7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適宜高異質(zhì)性喀斯特坡地的可升降便攜式模擬降雨器，其特征在于:所述的升降式模擬降雨器支架(3)由以下部分構(gòu)成:帶孔底座(3-1)、DN38鋼管(3-2)、DN32 鋼管(3-3)、DN25 鋼管(3_4)、DN32 套管(3_5)、第一六角頭螺栓(3_6)、第二六角頭螺栓(3-7)、第三六角頭螺栓(3-8)、可活動(dòng)DN20支撐鋼管(3_9)、第一級(jí)固定螺母(3-10)、第二級(jí)固定螺母(3-11)、支撐桿(3-12)、第三級(jí)固定螺母(3-13)、固定用鋼絲繩(3-14)，以帶孔底座(3-1)圓心為中心，將DN38鋼管(3-2) —端焊接到帶孔底座(3_1上)，然后依次向DN38鋼管(3-2)中套入DN32鋼管(3_3)，向DN32鋼管(3_3)中套入DN25鋼管(3-4)，在DN25鋼管(3-4)朝上的一端橫向垂直焊接DN32套管(3_5)，焊接點(diǎn)中心與DN32套管(3-5)重心重疊，DN32套管(3-5)和DN25鋼管(3_4)之間焊接支撐桿(3_12)，分別在DN38鋼管(3-2)、DN32鋼管(3-3)上端的位置打孔并焊接第一級(jí)固定螺母(3-10)、第二級(jí)固定螺母(3-11)，在DN32套管(3-5)兩端的位置打孔并焊接第三級(jí)固定螺母(3-13)，在DN38鋼管(3-2)依次焊接第一六角頭螺栓(3-6)、第二六角頭螺栓(3-7)和第三六角頭螺栓(3-8)，在同一平面內(nèi)相互呈120°角，將三條打孔的可活動(dòng)DN20支撐鋼管(3-9)上端分別套入第一六角頭螺栓(3-6)、第二六角頭螺栓(3-7)和第三六角頭螺栓(3-8)上，第一六角頭螺栓(3-6)、第二六角頭螺栓(3-7)和第三六角頭螺栓(3-8)中分別擰入螺母將三個(gè)方向上的DN20支撐鋼管(3-9 )固定，在DN25鋼管(3-4 )同一圓周上焊接三根固定用鋼絲繩(3-14)，每根固定用鋼絲繩(3-14)間呈120°角。
【文檔編號(hào)】B05B15/08GK103691594SQ201310703990
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】付智勇, 陳洪松, 王克林, 張偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所