人工模擬降雨器

QYJY-503人工降雨模擬系統為使該系統模擬的降雨與自然降雨物理性能最大相似，採用美國SPAYING SYSTEMS CO公司FULLJET旋轉下噴式降雨噴頭技術模擬降雨，本系統擬採用我公司研製開發的，已裝備於世界第二大的人工模擬降雨實驗大廳----中國科學院水利部水土保持研究所土壤侵蝕人工模擬降雨大廳的“人工模擬自動降雨系統”，該系統運行3年來，已為國內外著名水土保持機構模擬降雨2千餘次，接待國家領導參觀視察數十次，每次降雨圓滿、準確，已成為土壤侵蝕模擬降雨設備行業的標準設備。EMI-RS系列人工降雨模擬器使用先進的振盪式原理人工模擬產生水蝕動力的自然降雨，由於採用帶壓力垂直下噴式模擬降雨，雨滴能量較大，既有較強的抗風能力（室內不考慮抗風能力），又可接近自然降雨能量（一般野外模擬降雨刮風對降雨均勻大影響極大，甚至模擬降雨失敗）。用於獲取不同的侵蝕地表形態，得出坡度、下墊面、地表土質等對坡面侵蝕及溝蝕影響的某些初步規律，可以獲得大量的水土流失方面的數據，為水土保持生態建設提供科學依據 ^[1] 

比較方便可拆卸的器材

為了更加精細的獲取數據，已經不可移動

模塊化組合，拆裝方便。

7吋液晶彩屏觸控操作，儀器調節方便。

兩種降雨模式：一種為檔位控制，從小到大分成10檔；另一種為根據試驗需要可任意無級調整。

降雨強度範圍：6.5mm/h-130mm/h。

降雨高度：2-4.3m（任意調節升降）

工作温度5-50℃

動作控制採用光電傳感器、不產生機械磨損，儀器的任意工作模式都滿足長期工作（如7x24小時不間斷降雨）

為了使模擬降雨與自然降雨的物理性能最大相似，經過多年的考察調研實驗，該降雨系統設備選用垂直旋轉下噴式噴頭模擬降雨。此款噴頭共分為1#、2#、3#、4#四種規格，不同規格噴頭噴射特性如下：

降雨半徑：2.0—2.5米 降雨半徑：2.6—3.0米

噴頭工作壓力：0.15-0.25mpa 噴頭工作壓力：0.16-0.27mpa

流量：143-192升/小時 流量：173-255升/小時

3#噴頭（單一，不互相疊加） 4#噴頭（單一，不互相疊加）

降雨半徑：3.0—3.5米 降雨半徑：3.6—4.0米

噴頭工作壓力：0.15-0.25mpa 噴頭工作壓力：0.15-0.25mpa

流量：226-305升/小時 流量：312-539升/小時

在實驗過程中，為了模擬雨強變化範圍寬、仿真程度高的自然雨，

下噴式噴頭的佈置方式一般由四種規格的噴頭圍成150mm×150mm正方形（如圖1），組成一個噴頭組。四個噴頭組空間上4重重合疊加，形成一個雨強均勻的降雨區。噴頭疊加原理曲線如圖2：

在具體實驗中，四個噴頭組成的噴頭組所模擬的實際雨強為15—220mm/h。因噴頭的特性限制，不僅不能模擬10-15 mm/h的小雨強降雨，而且非常浪費水電資源。為此，專門設計了由三個噴頭組成的等邊三角形噴頭組，如圖3：

側噴式模擬噴頭是一種由不同規格的擋水板組成的人工模擬降雨噴頭，其通過先向上噴射雨滴然後再自由落體的方式模擬自然降雨。

相對於垂直下噴式模擬降雨噴頭，側噴式噴頭所模擬的降雨雨強比較大，雨滴也較大，雨強變化範圍20-300mm/h，降雨均勻度大於0.70，適合於做大雨滴的濺蝕實驗。側噴式模擬降雨噴頭一般採取由兩側向中間對噴的佈設形式模擬降雨。

人工模擬降雨控制系統採用閉環控制法，即就是在降雨區所佈設的雨量計可以實時監測降雨強度的大小，並將數據傳輸至控制枱，與設定的雨強值進行逼近式對比分析，再通過自動調節流量調節閥、調壓閥等組件，改變供水水壓及流量，從而更方便準確地模擬不同雨強的自然降雨。這種變步長無限逼近設定值的控制方法，既可排除系統率定誤差、管路、噴頭偶然因素對降雨影響，又可很好的消除水滯後慣性波動，使雨強調控更平穩、快速。

人工模擬降雨系統設備在降雨區頂部佈設有許多模擬噴頭供水管路。模擬降雨前後，當供水管路內的水壓未達到噴頭起噴壓力時，會形成較大水滴落下，破壞地面實驗模型；降雨停止水泵關閉時，也會形成無效降雨。為此需要在模擬降雨下噴區加裝自動遮雨槽系統，收集降雨前後管路低壓滴水。該系統採用萬向連結傳動，帶動遮雨槽在遮雨位（噴頭下方）與降雨位（噴頭外側方）平行滑動，自動控制收集無效雨。遮雨槽啓閉時間小於3秒，漏雨率小於3%。

為保證整個降雨區中每個噴頭處的管路供水流量最大可能一致，整個噴頭給水系統採取管路流量均衡供水（幾何中心供水）辦法，即1個一級分水為左右兩半部分，2個二級分水再通過分區電動開關閥/流量傳感器，注入左右兩部分的噴頭供水管路中，且所配備的電動開關閥/流量傳感器均可以獨自工作也可以組合工作，用以滿足單個小區或多個小區的組合降雨需要。降雨區供水管路系統在下噴空間區統一佈設噴頭，這樣每個區均可在不同降雨狀態下同時獨立降雨、互不影響。又可以無暇縫的聯動組合進行大面積模擬降雨（降雨系統分區可按降雨面積及用户要求來確定）。

人工模擬降雨系統供水管道所選用的是外鍍鋅鎳合金給水鋼塑管，它是以國標焊管（GB/T3091-2001）為基材，經拋光處理，外鍍鋅鎳合金內塗環氧樹脂而成，是在給水內塗塑複合鋼管的基礎上發展起來的一種新型給水管。用鋅鎳合金鍍層取代熱鍍鋅層，及解決了水的二次污染問題，又使外防腐層的耐蝕性成倍提高，從而大幅度提高了給水管的整體使用壽命，既降低了成本，還提高了表面的裝飾性。管道連接方式為：￠50（含50）以下為絲接，￠50以上為卡箍連接，這樣更方便以後檢修。