人工模擬降雨系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種人工模擬降雨系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年，國(guó)內(nèi)外雨水利用得到迅速的發(fā)展，不僅少雨國(guó)家(如以色列等)發(fā)展較快，而且一些多雨國(guó)家(如東南亞國(guó)家)也得到發(fā)展，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家(如日本、澳大利亞和美國(guó)等)都在積極開(kāi)發(fā)利用雨水，所以積極開(kāi)展雨水高效利用是擺在我國(guó)水利工作者面前的嶄新研宄方向之一。因此，如何因地制宜充分利用當(dāng)?shù)赜袧摿Φ慕涤曩Y源，發(fā)展有限灌溉(灌關(guān)鍵水、救命水)，提高作物產(chǎn)量，促使農(nóng)牧民脫貧致富，不僅是當(dāng)?shù)仄惹行枰鉀Q的問(wèn)題，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)帶戰(zhàn)略性的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的水土保持科研、試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)單位，在進(jìn)行水土流失、養(yǎng)分流失、土壤水分變化、土壤滲透性能等研宄和監(jiān)測(cè)工作中，多數(shù)是利用坡地徑流小區(qū)，在侵蝕降雨后，對(duì)小區(qū)產(chǎn)生的徑流、泥沙、養(yǎng)分和污染物進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探索科學(xué)規(guī)律。通過(guò)天然降雨觀測(cè)土壤侵蝕情況，這是一種耗時(shí)費(fèi)力的方法，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，特別是在干旱和半干旱地區(qū)，天然降雨的觀測(cè)數(shù)據(jù)積累很慢，難以取得規(guī)律性的有效數(shù)據(jù)，往往不能滿足生產(chǎn)和研宄的需要。
[0003]目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些人工降雨模擬設(shè)備，通過(guò)人工模擬降雨，不僅可以縮短試驗(yàn)周期，而且能夠嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，便于觀測(cè)研宄土壤侵蝕的發(fā)生演變過(guò)程及其與各個(gè)因素之間的內(nèi)在機(jī)制。但是，模擬降雨的雨滴特性，如雨滴滴譜，雨滴速度，雨滴均勻度等不可能與天然降雨完全一致，所以，所得數(shù)據(jù)的參考價(jià)值大大降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種人工模擬降雨系統(tǒng)，主要解決人工降雨系統(tǒng)的降雨特性與天然降雨相似性問(wèn)題，通過(guò)多噴頭、多單元組合式的間歇式可控降雨裝置，有效地增加噴頭的散水面積和均勻度，實(shí)時(shí)檢測(cè)并控制雨強(qiáng)強(qiáng)度，真實(shí)模擬降雨系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型提供一種人工模擬降雨系統(tǒng)，包括:噴頭系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、雨強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)；優(yōu)選地，噴頭系統(tǒng)選擇3類型噴頭正三角形分布成一組，即通徑分別為2.45mm、2.05mm、1.2mm，對(duì)應(yīng)大雨雨滴、中雨雨滴、小雨雨滴，在整個(gè)系統(tǒng)中，這幾種噴頭既可以相互疊加進(jìn)行模擬大雨強(qiáng)降雨，又可以進(jìn)行獨(dú)立的小雨強(qiáng)降雨試驗(yàn)，噴頭組采用了正方形布局方式，優(yōu)選噴頭組的分布距離，利用多個(gè)噴頭有效噴射半徑之間的重疊來(lái)達(dá)到降雨均勻度的最大均勻，每個(gè)噴頭噴出的水滴進(jìn)行相互補(bǔ)充和疊加，使得降雨的均勻度達(dá)到90%以上，傳統(tǒng)單噴頭疊加模擬降雨的雨強(qiáng)均勻度僅為40%左右，降雨均勻度提高了兩倍。
[0006]供水系統(tǒng)主要由交流變頻電機(jī)、離心水泵、進(jìn)出口過(guò)濾器、溢流安全閥、流量計(jì)及壓力表等組成；其主要功能是為降雨系統(tǒng)提供流量(雨量)連續(xù)可調(diào)并具有足夠壓力的水源；優(yōu)選地，綜合考慮到抗腐蝕性及性價(jià)比，主管路采用不銹鋼管，支管路采用不銹鋼復(fù)合管。
[0007]流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括流量控制閥、流量計(jì)及電磁閥等，優(yōu)選地采用泵控和閥控的組合控制方式，即通過(guò)變頻器控制泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制系統(tǒng)流量及控制流量控制閥的開(kāi)度精確控制系統(tǒng)的流量，大大地提高了系統(tǒng)的快速性，使系統(tǒng)雨量調(diào)節(jié)過(guò)渡過(guò)程極大縮短，與單一控制方式相比，降雨穩(wěn)定時(shí)間由6s降至2s。
[0008]壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由回水管路、放氣閥、電磁開(kāi)關(guān)閥及背壓調(diào)節(jié)閥組成，當(dāng)系統(tǒng)上電準(zhǔn)備按一定雨強(qiáng)降雨時(shí)，由于泵控過(guò)渡過(guò)程比較長(zhǎng)，雨強(qiáng)穩(wěn)定時(shí)間難以保證，此時(shí)如果打開(kāi)噴頭降雨的話，會(huì)影響地面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了避免調(diào)試過(guò)程降雨，在噴頭電磁閥關(guān)閉狀態(tài)下，打開(kāi)調(diào)試系統(tǒng)電磁閥并通過(guò)調(diào)節(jié)背壓節(jié)流閥開(kāi)度來(lái)模擬降雨系統(tǒng)負(fù)載特性，這樣就組成了一個(gè)從泵源到回水的回路系統(tǒng)，避免了調(diào)試過(guò)程降雨，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定的流量(雨量)并穩(wěn)定后，關(guān)閉調(diào)試系統(tǒng)電磁閥并打開(kāi)噴頭降雨，快速實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定降雨過(guò)程，保證試驗(yàn)過(guò)程整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程降雨的穩(wěn)定性。
[0009]作為優(yōu)選，流量控制是采用壓力平衡調(diào)速閥控制(流量與閥口壓差無(wú)關(guān))，保證調(diào)試模式切換到正常使用模式后系統(tǒng)流量波動(dòng)會(huì)很小或不波動(dòng)。
[0010]作為優(yōu)選，在管道的一端設(shè)計(jì)有放氣閥，其主要完成初始雨量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)降雨過(guò)程的管道排氣。
[0011]作為優(yōu)選，設(shè)計(jì)一套多路激光雨強(qiáng)測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)雨強(qiáng)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)反饋，在降雨區(qū)上方縱橫兩個(gè)方向按一定間距分別布置若干激光發(fā)射頭和接收頭。每一對(duì)激光可以測(cè)出其所在路徑上平均雨量，兩路激光交點(diǎn)的平均雨強(qiáng)按照一定的關(guān)系進(jìn)行加權(quán)組合即可為該點(diǎn)的雨強(qiáng)，加權(quán)系數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定，實(shí)時(shí)反饋激光通路上的雨強(qiáng)變化，極大的增強(qiáng)了系統(tǒng)雨強(qiáng)監(jiān)控的連續(xù)性和雨強(qiáng)調(diào)節(jié)的快速性。
[0012]作為優(yōu)選，管路通過(guò)管夾固定在三角支撐架上，支撐架之間及管道與墻壁之間均設(shè)計(jì)有拉筋，起固定支撐作用。
[0013]降雨系統(tǒng)由兩個(gè)降雨區(qū)，分別采用7X11和16X21個(gè)噴頭組，每組有3個(gè)不同型號(hào)的噴頭組成。降雨系統(tǒng)由23根支管路、23個(gè)調(diào)速閥、23個(gè)流量計(jì)、23個(gè)壓力表、1239個(gè)電磁開(kāi)關(guān)閥及1239個(gè)手動(dòng)節(jié)流閥組成。其主要功能是完成雨量連續(xù)可調(diào)的均勻降雨。其中，流量計(jì)和調(diào)速閥組成閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)保證具有一定均勻度的可調(diào)雨量降雨；電磁開(kāi)關(guān)閥的作用是自動(dòng)控制噴頭開(kāi)關(guān)，起到避免非降雨過(guò)程滴水及調(diào)試過(guò)程關(guān)閉的作用；節(jié)流閥的作用是調(diào)整每個(gè)噴頭雨量保證最終雨強(qiáng)均勻度。壓力表可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各支管路壓力狀態(tài)及負(fù)載暢通情況。
[0014]本降雨系統(tǒng)既可以在各獨(dú)立分區(qū)上進(jìn)行不同時(shí)空過(guò)程降雨模擬，又可以在大型下墊面模型上進(jìn)行不同雨型的組合降雨。降雨過(guò)程由計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制，所有噴頭的開(kāi)關(guān)可以獨(dú)立控制，對(duì)降雨過(guò)程可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)，中央控制臺(tái)可對(duì)所有相關(guān)電器設(shè)備進(jìn)行控制。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1 ;
[0016]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2 ;
[0017]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3 ;
[0018]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4 ;
[0019]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖5 ;
[0020]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)控制原理圖；
[0021]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)原理圖；
[0022]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)噴頭總體布置圖；
[0023]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)管路布置圖；
[0024]圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)局部示意圖1 ;
[0025]圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)局部示意圖2 ；
[0026]圖12是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)噴頭布置圖1 ;
[0027]圖13是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)噴頭布置圖2 ;
[0028]圖14是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的人工模擬降雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)局部示意圖3 ;
[0029]圖中:1、地下室；2、水池；3、水泵；4、流量計(jì)；5、壓力計(jì)；6、電控開(kāi)關(guān)閥；7、水管；8、地面；9、放氣閥；10、樓梯；11、變頻器；12、流量傳感器；13、防爆壓力傳感器；14、三角支撐架；15、拉筋；16、管夾；17、球閥；18、噴頭；19、噴嘴過(guò)渡件；20、噴嘴電磁開(kāi)關(guān)閥；21、彎管；22、四通；23、過(guò)渡管；24、槽鋼；25、濾清組；26、泵電機(jī)組及變頻控制柜；27、壓力表；28、單向閥；29、濾油器(精)；30壓力傳感器；31、流量控制閥；32、流量計(jì)；33、手動(dòng)球閥；34、減壓閥；35、放氣閥；36、節(jié)流閥；37、電動(dòng)球閥