[发明专利]一种智能人工降雨模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能人工降雨模拟装置，特别涉及一种研究滑坡、泥石流等地质灾害的便携式降雨模拟装置。本专利得到国家973项目“大型水利水电工程高陡边坡全生命周期性能演化与安全控制”的基金资助。

背景技术

降雨作为诱发边坡灾害的一个重要因素，一直以来受到国内外学者的关注。降雨所引起的滑坡、泥石流等地质灾害已使得很多地区和城市受到了严重危害，造成了大量的人员伤亡和财产损失，对经济建设和社会稳定构成了极大影响。如2010年8月7日甘肃省舟曲县由于强降雨，引发的特大山洪地质灾害，泥石流所流经区域被夷为平地，造成了失踪1148人、死亡337人的重大人员伤亡情况。

现场试验和室内物理模拟试验是研究降雨诱发滑坡的重要方法。通过试验不仅可以直观看到边坡的破坏情况，而且可以准确地采集降雨入渗过程中坡内力学参数的变化及渗流变化情况。邓卫东等(2003)通过进行现场人工模拟降雨试验来研究雨水入渗与边坡稳定性的关系。詹良通等(2003)进行了降雨入渗条件下非饱和土边坡原位监测，并得出降雨入渗造成土体中水平应力显著增加，使得水平应力与竖向应力比接近理论极限状态下的应力比。陈剑等(2005)通过现场试验进行了三峡库区滑坡发生概率与降水条件的关系的研究。陈晓清等(2006)通过在现场进行人工降雨时边坡滑动，并进而导致形成泥石流。王继华(2006)通过室内降雨入渗试验研究了坡体物理力学参数的变化。杨越(2012)通过室内模拟

降雨试验研究了土石混合体边坡的破坏。

上述这些人工降雨试验研究在一定程度上大大推进了人工降雨模拟装置的发展，但目前此类装置均还存在一定程度的局限和缺陷：

(1)雨强范围小，同一套装置通常不能普遍模拟小雨、中雨、大雨、强降雨。

(2)可控性差，试验装置一般只能模拟某一强度降雨，而不能分区模拟不同雨强的降雨。

(3)现有试验装置通常可设定某一雨强模拟降雨，不能根据某一降雨历时自动准确模拟实际降雨。

(4)现有试验装置通常不能根据某一降雨历时数据预测下一时间段的降雨情况。

(5)现有试验装置多为固定试验架，不能根据试验需要随意移动。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种智能人工降雨模拟装置，该装置的目的在于提供一种室内、现场两用、便携、可根据某一实际降雨历时模拟降雨过程和预测未来降雨的智能人工降雨系统。

本发明提供的一种智能人工降雨模拟装置包括：循环供水系统、智能控制器、计算机及软件系统、分布式喷洒降雨器、移动式可伸缩试验架和防风结构。

所述的循环供水系统由供水箱、水泵、水压力调节器、集水箱、连接管和过滤器组成。集水箱通过连接管和过滤器相连，然后再通过连接管与供水箱连接，形成水循环通道，水泵和水压力调节器与智能控制器和分布式喷洒降雨器连接，为分布式喷洒降雨器供水。

所述的智能控制器一端与分布式喷洒降雨器电磁阀和水压力调节器相连，另一端与计算机相连，通过计算机软件系统，可以实现控制器对水压力调节器和分布式喷洒降雨器智能控制，此外，智能控制器还与受雨装置中的雨量传感器相连，可通过雨量传感器的反馈作用调节降雨强度。

所述的计算机及软件系统与智能控制器相连，主要用于运行智能控制器。计算机软件系统不但可以降雨模拟历时，还可以根据降雨历史预测降雨强度。

所述的分布式喷洒降雨器由上下两层不同喷嘴直径的喷头组合而成，可模拟不同雨强的降雨效果。每个喷头都有独立的电磁阀控制开关，并通过电缆与智能控制器连接。通过计算机及软件系统，可以方便的对每个喷嘴喷水量和喷水强度进行精确控制，用于模拟降雨量和降雨强度。分布式喷洒降雨器上层喷管直径60mm，喷嘴直径200mm，可模拟降雨强度范围0.5～5.6mm／min。下层喷管直径30mm，喷嘴直径80mm，可模拟降雨强度范围0.02～1.6mm／min。通过分布式喷洒降雨器上下两层不同直径的喷管及喷嘴组合，大大加强了降雨器的模拟范围，基本上可以适用于模拟所有自然降雨工况。分布式喷洒降雨器置于移动式可伸缩试验架的顶部。

所述的移动式可伸缩试验架是由四个可调节长度的钢质立柱组成的、底部具有滑轮的试验架，滑轮带有制动装置，试验过程中可固定。

所述的防风结构为一式I聚合物制成的上下开口的箱体，置于降雨器下方，可固定于试验架内侧。

本装置操作简单，实用方便，适用性强，具有较高的实用价值。

附图内容