本發(fā)明涉及一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的方法及裝置，屬于人工模擬降雨技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

人工模擬降雨是研究地表水文過程、土壤侵蝕過程、水土流失規(guī)律及水土保持措施和效益等方面的重要技術(shù)手段。20世紀(jì)60年代前，美國就開始研究人工模擬降雨技術(shù)，發(fā)展出下噴式、側(cè)噴式和旋轉(zhuǎn)式等多種模擬降雨技術(shù)。隨后通過對(duì)天然降雨規(guī)律的不斷研究，又逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)降雨雨滴大小，降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)的控制，使得人工模擬降雨技術(shù)逐步成熟，并在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。我國自20世紀(jì)80年代以來，開始開展人工模擬降雨技術(shù)研究，一方面是對(duì)美國技術(shù)的直接引進(jìn)和改進(jìn)，另一方面是根據(jù)我國的實(shí)際需要發(fā)展具有特色的降雨技術(shù)。

目前國內(nèi)外的模擬降雨技術(shù)都存在一些缺點(diǎn)，人工模擬降雨裝置對(duì)降雨特征的控制還不夠準(zhǔn)確，不能有效控制雨滴的分布。另外，現(xiàn)有人工模擬降雨裝置主要通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力改變雨強(qiáng)度，因大多降雨裝置中噴頭均有霧化作用，當(dāng)降雨強(qiáng)度增大時(shí)，雨滴變小，降雨強(qiáng)度減小時(shí)，雨滴變大，這與天然降雨雨滴與雨強(qiáng)變化規(guī)律恰好相反，導(dǎo)致大量基于人工模擬降雨技術(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果代表性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的方法及裝置，應(yīng)用該方法和裝置能夠在人工模擬降雨中精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的降雨雨滴大小和分布,使人工模擬降雨更接近天然降雨的規(guī)律。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的方法，包括以下步驟：1)根據(jù)待模擬降雨的雨滴譜，將降雨的雨滴劃分為多種規(guī)格，每一種規(guī)格對(duì)應(yīng)一個(gè)雨滴直徑范圍，統(tǒng)計(jì)出各規(guī)格的雨滴所占的比例，并獲取每一規(guī)格所對(duì)應(yīng)的雨滴直徑范圍的中值；2)設(shè)置一支撐架，在支撐架的頂部設(shè)置多個(gè)呈矩陣式分布的安置槽；3)生產(chǎn)出數(shù)量與安置槽的個(gè)數(shù)相等的雨滴發(fā)生板，按照步驟1)所統(tǒng)計(jì)出的比例確定需要開設(shè)在每一雨滴發(fā)生板上的各規(guī)格的滴孔的數(shù)量，以步驟1)所獲得的中值作為各規(guī)格的滴孔的直徑；4)利用打孔設(shè)備將每種規(guī)格的滴孔按照步驟3)所確定的數(shù)量隨機(jī)打在雨滴發(fā)生板上；5)將打孔完畢的雨滴發(fā)生板一一隨機(jī)安裝在支撐架的安置槽內(nèi)，并將支撐架的側(cè)壁與振動(dòng)發(fā)生設(shè)備連接；6)將支撐架懸吊在已有人工模擬降雨裝置的下方，當(dāng)人工模擬降雨裝置開始運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)發(fā)生設(shè)備，人工模擬降雨裝置噴出的雨滴落在雨滴發(fā)生板上，雨滴在振動(dòng)發(fā)生設(shè)備的驅(qū)使下分別從雨滴發(fā)生板上的滴孔中落下，從而模擬出所要求的降雨雨滴的大小和分布。

一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的裝置，其特征在于：包括支撐架，在所述支撐架上設(shè)置有多個(gè)呈矩陣式分布的安置槽，在每一所述安置槽中設(shè)置一個(gè)雨滴發(fā)生板；所述雨滴發(fā)生板為布滿滴孔的板結(jié)構(gòu)，各所述雨滴發(fā)生板上的所述滴孔的數(shù)量相同；所述滴孔按照直徑的不同劃分為多種規(guī)格；不同的所述雨滴發(fā)生板上所具有的同一規(guī)格的滴孔的數(shù)量相同；所述支撐架的一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生設(shè)備連接。

進(jìn)一步地，所述雨滴發(fā)生板上的各規(guī)格的所述滴孔的位置是隨機(jī)分布的。

進(jìn)一步地，所述支撐架上的所述安置槽中的所述雨滴發(fā)生板的位置是隨機(jī)分布的。

進(jìn)一步地，所述振動(dòng)發(fā)生設(shè)備包括電機(jī)、圓盤、偏心塊、連桿和連接塊；所述圓盤的一側(cè)的中心與所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸緊固連接，在所述圓盤的另一側(cè)開設(shè)經(jīng)過圓心的滑槽；所述偏心塊滑動(dòng)連接在所述滑槽中；所述連桿的一端與所述偏心塊鉸接，另一端與所述連接塊鉸接；所述連接塊緊固連接在所述支撐架的側(cè)壁上。

進(jìn)一步地，所述支撐架通過縱橫交叉布置的擋板分隔出各所述安置槽，在每一所述安置槽的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于托起所述雨滴發(fā)生板的托架。

進(jìn)一步地，在所述支撐架的一側(cè)設(shè)置一電機(jī)底座，所述電機(jī)緊固連接在所述電機(jī)底座上。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明提出了一種控制模擬降雨所產(chǎn)生的雨滴直徑大小及其分布的方法及裝置，其可以與現(xiàn)有的人工模擬降雨裝置配合使用，從而在人工模擬降雨的過程中精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的降雨雨滴分布，準(zhǔn)確模擬天然降雨雨強(qiáng)與雨滴大小的規(guī)律，精確實(shí)現(xiàn)人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)對(duì)雨滴大小、雨滴分布及雨強(qiáng)的需求，進(jìn)而提高人工模擬降雨相關(guān)實(shí)驗(yàn)的精度和代表性。2、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)成本低，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意；

圖2是本發(fā)明支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明雨滴發(fā)生板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明振動(dòng)發(fā)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明圖4省略電機(jī)后的右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明在使用時(shí)的示意圖；

圖7是具體實(shí)施例中待模擬降雨的雨滴譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提出了一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的方法，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)待模擬降雨的雨滴譜，將降雨的雨滴劃分為多種規(guī)格，每一種規(guī)格對(duì)應(yīng)一個(gè)雨滴直徑范圍，統(tǒng)計(jì)出各規(guī)格的雨滴所占的比例，并獲取每一規(guī)格所對(duì)應(yīng)的雨滴直徑范圍的中值。

2)設(shè)置一支撐架1(如圖1～3所示)，在支撐架1的頂部設(shè)置有多個(gè)呈矩陣式分布的安置槽2。

3)生產(chǎn)出數(shù)量與安置槽2的個(gè)數(shù)相等的雨滴發(fā)生板3，按照步驟1)所統(tǒng)計(jì)出的比例，確定需要開設(shè)在每一雨滴發(fā)生板3上的各規(guī)格的滴孔4的數(shù)量，以步驟1)所獲得的中值作為各規(guī)格的滴孔的直徑。

4)利用打孔設(shè)備將每種規(guī)格的滴孔4按照步驟3)所確定的數(shù)量隨機(jī)打在雨滴發(fā)生板3上。

5)將打孔完畢的雨滴發(fā)生板3一一隨機(jī)安裝在支撐架1的安置槽2內(nèi)，并將支撐架1的側(cè)壁與振動(dòng)發(fā)生設(shè)備連接。

6)將支撐架1懸吊在已有人工模擬降雨裝置20的下方(如圖6所示)，當(dāng)人工模擬降雨裝置20開始運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)發(fā)生設(shè)備，人工模擬降雨裝置20噴出的雨滴落在雨滴發(fā)生板3上，雨滴在振動(dòng)發(fā)生設(shè)備的驅(qū)使下分別從雨滴發(fā)生板3上的滴孔中落下，從而模擬出所要求的降雨雨滴的大小和分布。

本發(fā)明還提出了一種在人工模擬降雨中控制雨滴直徑和分布的裝置，如圖1～3所示，該裝置包括支撐架1，在支撐架1上設(shè)置有多個(gè)呈矩陣式分布的安置槽2，在每一安置槽2中設(shè)置一個(gè)雨滴發(fā)生板3。雨滴發(fā)生板3為布滿滴孔4的板結(jié)構(gòu)，各雨滴發(fā)生板3上的滴孔4的數(shù)量相同。滴孔4按照直徑的不同劃分為多種規(guī)格，不同的雨滴發(fā)生板3上所具有的同一規(guī)格的滴孔4的數(shù)量相同。支撐架1的一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生設(shè)備連接。

上述實(shí)施例中，雨滴發(fā)生板3上的各規(guī)格的滴孔4的位置是隨機(jī)分布的，支撐架1上的安置槽2中的雨滴發(fā)生板3的位置也是隨機(jī)分布的。

上述實(shí)施例中，如圖1、圖4和圖5所示，振動(dòng)發(fā)生設(shè)備包括電機(jī)5、圓盤6、偏心塊7、連桿8和連接塊9。其中，圓盤6的一側(cè)的中心與電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸緊固連接，在圓盤6的另一側(cè)開設(shè)經(jīng)過圓心的滑槽10。偏心塊7滑動(dòng)連接在滑槽10中。連桿8的一端與偏心塊7鉸接，另一端與連接塊9鉸接，連接塊9緊固連接在支撐架1的側(cè)壁上。在支撐架1的一側(cè)設(shè)置一電機(jī)底座13，電機(jī)5緊固連接在電機(jī)底座13上。

上述實(shí)施例中，如圖2所示，支撐架1通過縱橫交叉布置的擋板11分隔出各安置槽2，在每一安置槽2的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于托起雨滴發(fā)生板的托架12。

下面以一具體實(shí)施例來說明滴孔4的確定過程：

圖7為待模擬降雨的雨滴譜，根據(jù)該雨滴譜，將降雨的雨滴的直徑劃分為5種規(guī)格，5種規(guī)格的雨滴的直徑范圍分別是0～0.9mm、0.9～1.3mm、1.3～1.8mm、1.8～2.1mm和2.1～3.4mm，根據(jù)每種直徑范圍的中值，可以確定雨滴發(fā)生板3上的5種規(guī)格的滴孔所對(duì)應(yīng)的直徑分別為0.5mm、1.1mm、1.5mm、2.0mm、2.8mm。根據(jù)雨滴在雨滴譜中占譜線下面的比例，可以得出每種規(guī)格的雨滴數(shù)量在總雨滴數(shù)量中所占的百分比分別是10％、20％、40％、20％和10％，取每一雨滴發(fā)生板3上的總滴孔數(shù)為100個(gè)，可以計(jì)算出每一雨滴發(fā)生板3上的上述5種規(guī)格的滴孔的數(shù)量分別是10個(gè)、20個(gè)、40個(gè)、20個(gè)和10個(gè)。

本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。