[发明专利]一种野外人工降雨模拟装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工降雨技术领域，具体涉及一种野外人工降雨模拟装置及其应用方法。

背景技术

对土壤性质的研究在水文、农田水利、水土保持、水文地质和生态环境等领域均具有非常重要的意义，而土壤入渗实验是研究土壤性质的重要手段，单纯依靠天然降雨来收集所需科研资料具有很大的局限性，因此为尽可能地模拟自然入渗情况，需要在野外近似地模拟自然降雨情况。

目前的降雨模拟装置大多采用更换针头的方法来控制雨强大小，在每次更换完针头后还需要测定雨强是否满足要求，否则仍需重新挑选合适的针头，其操作过程费时费力，很难实现雨强的连续变化，且需携带大批量不同内径的针头进行野外实验，增加了实验难度，提高了实验成本。

此外，野外地形复杂，大多崎岖不平且有一定的坡度，加之土壤易凹陷，降雨模拟装置存在深陷土壤的风险，且野外实验环境不稳定，易发生突发性气候变化如降雨、降雪、大风等，若降雨模拟装置不能完全水平放置，将直接导致测得的雨强不均匀，影响实验结果的准确性，降雨模拟装置还会由于架设不当引起侧翻，缩短其使用寿命，影响实验进度，而目前同类型装置的野外适应性均较差。因此，设计一种适应野外地形且操作简便、满足降雨要求的野外降雨模拟装置具有重要的现实意义。

发明内容

为解决现有技术中降雨模拟装置存在的不适用于野外监测和操作复杂的问题，本发明提供一种野外人工降雨模拟装置及其应用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种野外人工降雨模拟装置，包括水箱，水箱通过调平支架固定于地面，水箱顶部设置长水准泡，水箱底部设置若干个用于模拟降雨的针头，水箱通过进水管连接磁力泵，磁力泵设置于储水箱内，用于将储水箱内的溶液注入水箱，水箱内的溶液通过溢流出水管流入储水箱，溢流出水管可移动式安装于水位调节支架上，通过调节溢流出水管的出水高度控制水箱内的水位变化，获得对应的雨强。

进一步的，所述水箱顶部设有两个在同一平面内互相垂直的长水准泡。

进一步的，所述水箱上设有水位刻度线、进水口和出水口，所述进水口的水平高度高于出水口的水平高度。

进一步的，所述进水管一端与进水口相通，进水管另一端与磁力泵相连，所述溢流出水管一端与出水口相通，溢流出水管另一端通过夹管夹可移动式安装于水位调节支架上。

进一步的，所述水箱与针头之间、进水管与进水口之间、进水管与磁力泵之间、溢流出水管与出水口之间分别进行密封。

进一步的，所述调平支架包括调平螺旋、伸缩架和垫片，所述伸缩架设置于水箱底部，用于支撑水箱并调节调平支架的高度，伸缩架顶部设置调平螺旋，用于对调平支架进行微调，伸缩架底部设置垫片。

进一步的，所述调平螺旋、伸缩架和垫片分别有四个，四个伸缩架分别设置于水箱的底部四角，每个伸缩架的顶部和底部分别设置一个调平螺旋和垫片。

进一步的，利用安装好的野外人工降雨模拟装置测定水位-雨强关系曲线图，随后进行野外模拟降雨，包括以下步骤：

步骤1：将水箱放置于调平支架上，通过调节调平螺旋和伸缩架使水箱水平放置，两个长水准泡中的气泡居中，并对安装好的野外人工降雨模拟装置进行密封和密封检测；

步骤2：向储水箱内添加酸性清洗液，打开磁力泵，将清洗液通过进水管注入水箱内并从针头流出，用于清洗疏通针头，待清洗结束，关闭磁力泵，通过调节溢流出水管的出水高度至低于水箱底面高度，将水箱内的酸性清洗液通过溢流出水管全部排回储水箱并将其倒出，随后再使用清水重复上述过程进行清洗；

步骤3：确定需要测定雨强的若干个水位，打开磁力泵，通过调节溢流出水管的高度使水箱内的水位达到所需高度，将雨量筒水平放置于水箱底部，用于收集从针头流出的清水并同时开始计时，待雨量筒内存储适量清水后将其从水箱底部取出并同时停止计时，记录收集时间和降水量，随后使水箱内的水位达到下一个待测水位，重复上述步骤并计算不同水位下的雨强，将对应的水位和雨强数据绘制成水位-雨强关系曲线图，确定水位和雨强之间的相关关系公式；

步骤4：将野外人工降雨模拟装置放置于野外并完成所述步骤1和2后，向储水箱内添加清水，打开磁力泵，水箱内的清水通过针头流出，进行野外模拟降雨，根据所述步骤3的水位-雨强关系曲线图，调节水箱内的水位获得对应雨强，待降雨结束，关闭磁力泵，通过调节溢流出水管的出水高度至低于水箱底面高度，使水箱内的清水全部排入储水箱；

步骤5：按照所述步骤2清洗野外人工降雨模拟装置并收纳放置。