模拟降雨设备

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模拟降雨设备,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业,国家重点实验室,2012.5 杨凌,1,一、装置设计的总体思路,降雨是水力侵蚀的直接动力，也是影响水土流失过程的主要因素之一。深入认识、研究水土流失过程及其机理，寻求水土流失调控的理论和方法，需要再现水土流失过程，需要求助于模拟降雨实验；要想得出有关天然降雨条件下水土流失的定量研究成果，除了下垫面条件相似之外，同时要求模拟降雨过程与研究区域的侵蚀降雨特性相似。,2,根据降雨侵蚀相似条件，模拟降雨装置应达到如下要求：,1）模拟降雨过程与被模拟的天然降雨过程相似；,2）模拟降雨的均匀性与被模拟天然降雨过程相似；,3）模拟降雨的雨滴动能与被模拟天然降雨相似。,一、装置设计的总体思路,3,通过雨滴发生器（喷头）的研制，以达到不同降雨强度对应不同雨滴谱大小的要求；,在分析天然降雨雨滴达到末速的条件，通过架设雨滴发生器不同高度，实现模拟降雨雨滴落地末速与天然降雨一致的要求；,通过雨滴谱相似与下落高度的要求，达到降雨动能相似的要求；,一、装置设计的总体思路,4,通过管网的布设与优化，以达到降雨均匀性要求；,通过等压供水设计，使个雨滴发生器单元每个喷头的工况一致，实现模拟降雨的稳定性，保障降雨的均匀性和雨强切换的灵活性和一致性；,通过不同雨滴发生器的切换及变压力供水,生成不同的实验雨强；通过雨滴发生器的分散自动控制，以快速切换雨强，实现模拟降雨过程的要求；,一、装置设计的总体思路,5,二、模拟降雨系统,模拟降雨系统组成：,供水系统,雨滴发生装置,自动控制系统,6,雨滴发生装置,五级供水管网+系列喷头构成,7,单元结构,本模拟降雨系统的雨滴发生装置由单元结构组成，规模可随实验要求扩大或缩小。,降雨雨滴发生器基本单元,8,组合系统,9,供水系统,供水水泵+供水管网,供水水泵,加装变频调速装置，可实现变压供水；,经过系统组合，辅以计算机监测控制，实现了远程自动供水和手动供水双重供水功能；,供水管网,需考虑防冻、防腐、承压等,。,10,供水系统,11,控制系统,自动控制系统包括：,管理机单元,上位机IPC操作单元,可编程计算机控制器单元,现场执行机构单元（包括管道泵、变频器、压力传感器、涡街流量计、电磁阀等）,控制电路、信号电路等。,12,控制系统,13,控制系统用户界面,14,控制系统运行状态界面,15,系统执行结果显示界面与故障报警,16,系统集成,形成的降雨装置有两种形式：,野外移动式,实验室固定式,全自动,半自动或手动式,17,移动式模拟降雨装置,18,固定式模拟降雨装置,19,模拟降雨主要技术参数,模拟降雨雨强范围为：,0.5,5.0mm/min,；,可实现连续变雨强降雨过程模拟，雨强变化连续性好；,可进行雨滴谱与雨强相关联模拟；,降雨均匀度,85%,以上。,20,模拟的雨滴中径与雨强关系,21,降雨装置生成的雨滴谱,22,谢谢大家！,23,