人工模擬降雨系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種人工模擬降雨系統。
【背景技術】
[0002]近幾十年，國內外雨水利用得到迅速的發展，不僅少雨國家(如以色列等)發展較快，而且一些多雨國家(如東南亞國家)也得到發展，一些工業發達國家(如日本、澳大利亞和美國等)都在積極開發利用雨水，所以積極開展雨水高效利用是擺在我國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地有潛力的降雨資源，發展有限灌溉(灌關鍵水、救命水)，提高作物產量，促使農牧民脫貧致富，不僅是當地迫切需要解決的問題，也是我國農業生產中一個帶戰略性的問題。目前國內的水土保持科研、試驗及監測單位，在進行水土流失、養分流失、土壤水分變化、土壤滲透性能等研宄和監測工作中，多數是利用坡地徑流小區，在侵蝕降雨后，對小區產生的徑流、泥沙、養分和污染物進行觀測，對數據進行分析，探索科學規律。通過天然降雨觀測土壤侵蝕情況，這是一種耗時費力的方法，試驗周期較長，特別是在干旱和半干旱地區，天然降雨的觀測數據積累很慢，難以取得規律性的有效數據，往往不能滿足生產和研宄的需要。
[0003]目前國內出現了一些人工降雨模擬設備，通過人工模擬降雨，不僅可以縮短試驗周期，而且能夠嚴格控制試驗條件，便于觀測研宄土壤侵蝕的發生演變過程及其與各個因素之間的內在機制。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，所得數據的參考價值大大降低。
【實用新型內容】
[0004]鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種人工模擬降雨系統，主要解決人工降雨系統的降雨特性與天然降雨相似性問題，通過多噴頭、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，實時檢測并控制雨強強度，真實模擬降雨系統。
[0005]本實用新型提供一種人工模擬降雨系統，包括:噴頭系統、管路系統、供水系統、流量調節系統、壓力調節系統、過濾系統、雨強檢測系統；優選地，噴頭系統選擇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，對應大雨雨滴、中雨雨滴、小雨雨滴，在整個系統中，這幾種噴頭既可以相互疊加進行模擬大雨強降雨，又可以進行獨立的小雨強降雨試驗，噴頭組采用了正方形布局方式，優選噴頭組的分布距離，利用多個噴頭有效噴射半徑之間的重疊來達到降雨均勻度的最大均勻，每個噴頭噴出的水滴進行相互補充和疊加，使得降雨的均勻度達到90%以上，傳統單噴頭疊加模擬降雨的雨強均勻度僅為40%左右，降雨均勻度提高了兩倍。
[0006]供水系統主要由交流變頻電機、離心水泵、進出口過濾器、溢流安全閥、流量計及壓力表等組成；其主要功能是為降雨系統提供流量(雨量)連續可調并具有足夠壓力的水源；優選地，綜合考慮到抗腐蝕性及性價比，主管路采用不銹鋼管，支管路采用不銹鋼復合管。
[0007]流量調節系統主要包括流量控制閥、流量計及電磁閥等，優選地采用泵控和閥控的組合控制方式，即通過變頻器控制泵的轉速來控制系統流量及控制流量控制閥的開度精確控制系統的流量，大大地提高了系統的快速性，使系統雨量調節過渡過程極大縮短，與單一控制方式相比，降雨穩定時間由6s降至2s。
[0008]壓力調節系統主要由回水管路、放氣閥、電磁開關閥及背壓調節閥組成，當系統上電準備按一定雨強降雨時，由于泵控過渡過程比較長，雨強穩定時間難以保證，此時如果打開噴頭降雨的話，會影響地面實驗結果，為了避免調試過程降雨，在噴頭電磁閥關閉狀態下，打開調試系統電磁閥并通過調節背壓節流閥開度來模擬降雨系統負載特性，這樣就組成了一個從泵源到回水的回路系統，避免了調試過程降雨，當系統達到設定的流量(雨量)并穩定后，關閉調試系統電磁閥并打開噴頭降雨，快速實現穩定降雨過程，保證試驗過程整個試驗過程降雨的穩定性。
[0009]作為優選，流量控制是采用壓力平衡調速閥控制(流量與閥口壓差無關)，保證調試模式切換到正常使用模式后系統流量波動會很小或不波動。
[0010]作為優選，在管道的一端設計有放氣閥，其主要完成初始雨量調節，調節降雨過程的管道排氣。
[0011]作為優選，設計一套多路激光雨強測試儀，實現雨強實時在線檢測反饋，在降雨區上方縱橫兩個方向按一定間距分別布置若干激光發射頭和接收頭。每一對激光可以測出其所在路徑上平均雨量，兩路激光交點的平均雨強按照一定的關系進行加權組合即可為該點的雨強，加權系數可通過試驗標定，實時反饋激光通路上的雨強變化，極大的增強了系統雨強監控的連續性和雨強調節的快速性。
[0012]作為優選，管路通過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計有拉筋，起固定支撐作用。
[0013]降雨系統由兩個降雨區，分別采用7X11和16X21個噴頭組，每組有3個不同型號的噴頭組成。降雨系統由23根支管路、23個調速閥、23個流量計、23個壓力表、1239個電磁開關閥及1239個手動節流閥組成。其主要功能是完成雨量連續可調的均勻降雨。其中，流量計和調速閥組成閉環自動控制系統來保證具有一定均勻度的可調雨量降雨；電磁開關閥的作用是自動控制噴頭開關，起到避免非降雨過程滴水及調試過程關閉的作用；節流閥的作用是調整每個噴頭雨量保證最終雨強均勻度。壓力表可以實時監測各支管路壓力狀態及負載暢通情況。
[0014]本降雨系統既可以在各獨立分區上進行不同時空過程降雨模擬，又可以在大型下墊面模型上進行不同雨型的組合降雨。降雨過程由計算機全自動控制，所有噴頭的開關可以獨立控制，對降雨過程可以遠程實時動態觀測，中央控制臺可對所有相關電器設備進行控制。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構示意圖1 ;
[0016]圖2是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構示意圖2 ;
[0017]圖3是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構示意圖3 ;
[0018]圖4是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構示意圖4 ;
[0019]圖5是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構示意圖5 ;
[0020]圖6是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統控制原理圖；
[0021]圖7是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統原理圖；
[0022]圖8是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統噴頭總體布置圖；
[0023]圖9是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統管路布置圖；
[0024]圖10是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構局部示意圖1 ;
[0025]圖11是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構局部示意圖2 ；
[0026]圖12是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統噴頭布置圖1 ;
[0027]圖13是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統噴頭布置圖2 ;
[0028]圖14是根據本實用新型的一個實施方式的人工模擬降雨系統結構局部示意圖3 ;
[0029]圖中:1、地下室；2、水池；3、水泵；4、流量計；5、壓力計；6、電控開關閥；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、噴嘴過渡件；20、噴嘴電磁開關閥；21、彎管；22、四通；23、過渡管；24、槽鋼；25、濾清組；26、泵電機組及變頻控制柜；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；33、手動球閥；34、減壓閥；35、放氣閥；36、節流閥；37、電動球閥