《模拟降雨设备》PPT课件.ppt

模拟降雨设备模拟降雨设备李占斌李占斌黄土高原土壤侵蚀与旱地农业黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室国家重点实验室2012.5 杨凌杨凌一、装置设计的总体思路一、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，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；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。雨过程与研究区域的侵蚀降雨特性相似。根据降雨侵蚀相似条件，模拟降雨装置应达到如下要求：根据降雨侵蚀相似条件，模拟降雨装置应达到如下要求：1 1）模拟降雨过程与被模拟的天然降雨过程相似；）模拟降雨过程与被模拟的天然降雨过程相似；2 2）模拟降雨的均匀性与被模拟天然降雨过程相似；）模拟降雨的均匀性与被模拟天然降雨过程相似；3 3）模拟降雨的雨滴动能与被模拟天然降雨相似。）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一、装置设计的总体思路 通过雨滴发生器（喷头）的研制，以达到不同降雨通过雨滴发生器（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；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；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；相似的要求；一、装置设计的总体思路一、装置设计的总体思路通过管网的布设与优化，以达到降雨均匀性要求；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；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通过不同雨滴发生器的切换及变压力供水,生成不同的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；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一、装置设计的总体思路二、模拟降雨系统二、模拟降雨系统模拟降雨系统组成：模拟降雨系统组成：供水系统供水系统雨滴发生装置雨滴发生装置自动控制系统自动控制系统雨滴发生装置雨滴发生装置五级供水管网五级供水管网+系列喷头构成系列喷头构成 单元结构单元结构 本模拟降雨本模拟降雨系统的雨滴系统的雨滴发生装置由发生装置由单元结构组单元结构组成，规模可成，规模可随实验要求随实验要求扩大或缩小。扩大或缩小。降雨雨滴发生器基本单元组合系统组合系统供水系统供水系统 供水水泵供水水泵+供水管网供水管网供水水泵供水水泵加装变频调速装置，可实现变压供水；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；动供水和手动供水双重供水功能；供水管网供水管网需考虑防冻、防腐、承压等需考虑防冻、防腐、承压等。供水系统供水系统控制系统控制系统 自动控制系统包括：自动控制系统包括：n管理机单元管理机单元n上位机上位机IPCIPC操作单元操作单元n可编程计算机控制器单元可编程计算机控制器单元n现场执行机构单元（包括管道泵、变频器、压力传感器、涡街流现场执行机构单元（包括管道泵、变频器、压力传感器、涡街流量计、电磁阀等）量计、电磁阀等）n控制电路、信号电路等。控制电路、信号电路等。控制系统控制系统控制系统用户界面控制系统用户界面控制系统运行状态界面控制系统运行状态界面系统执行结果显示界面与故障报警系统执行结果显示界面与故障报警系统集成系统集成形成的降雨装置有两种形式：形成的降雨装置有两种形式：野外移动式野外移动式实验室固定式实验室固定式全自动全自动半自动或手动式半自动或手动式移动式模拟降雨装置移动式模拟降雨装置固定式模拟降雨装置固定式模拟降雨装置 模拟降雨主要技术参数模拟降雨主要技术参数模拟降雨雨强范围为：模拟降雨雨强范围为：0.55.0mm/min；可实现连续变雨强降雨过程模拟，雨强变化可实现连续变雨强降雨过程模拟，雨强变化连续性好；连续性好；可进行雨滴谱与雨强相关联模拟；可进行雨滴谱与雨强相关联模拟；降雨均匀度降雨均匀度85%以上。以上。模拟的雨滴中径与雨强关系模拟的雨滴中径与雨强关系降雨装置生成的雨滴谱降雨装置生成的雨滴谱谢谢大家！谢谢大家！