[发明专利]一种模拟复杂雨洪条件下的基础设施内部湿度场监测实验系统

说明书

本发明公开了一种模拟复杂雨洪条件下的基础设施内部湿度场监测实验系统，包括复杂雨洪模拟系统及复杂雨洪条件基础设施内部湿度场监测系统；复杂雨洪模拟系统包括水箱、马氏瓶以及雨洪支架，马氏瓶底部通过连接管与水箱底部连通，水箱上部设置开口，其内设置水泵，水泵通过输水管连接雨落管，雨落管设置于雨洪支架上，雨落管底部设置数个雨落喷嘴，本发明解决了传统雨洪模拟系统不能精确模拟雨洪强度的弊端，同时结合所埋设的不同层湿度传感器所反馈的实时数据，可实现对道路路基的全过程湿度场变化监测，利用该模型可实现不同强度雨洪的加载试验，具有很好的可重复性。

技术领域

本发明涉及湿度监测实验系统领域，具体是指一种模拟复杂雨洪条件下的基础设施内部湿度场监测实验系统。

背景技术

台风、强降雨等极端天气而造成的洪涝灾害是道路、城市工程中较为常见的自然灾害，降水向低洼地区汇集，将致使低洼区域积水过多，淹没城市设施、道路；为了合理确立路面高程，防止道路在强降雨期间被洪水淹没，需进行极端暴雨洪水位的模拟计算；如公开号为CN104198353A，专利名称为透水路面雨洪径流近似试验模拟装置及方法的中国专利，改专利解决了透水路面雨洪径流近似试验模拟问题，但不能模拟的复杂雨洪条件尤其是真实雨洪条件下的基础设施内部湿度变化规律，且传感器安放位置未经过优化，因此测得非基础设施内部湿度变化最大处的规律。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种模拟复杂雨洪条件下的基础设施内部湿度场监测实验系统，包括复杂雨洪模拟系统及复杂雨洪条件基础设施内部湿度场监测系统；

所述复杂雨洪模拟系统包括水箱、马氏瓶以及雨洪支架，所述马氏瓶底部通过连接管与水箱底部连通，所述水箱上部设置开口，其内设置水泵，所述水泵通过输水管连接雨落管，所述雨落管设置于雨洪支架上，所述雨落管底部设置数个雨落喷嘴，所述雨落喷嘴上设置流量调节旋钮；所述复杂雨洪条件基础设施内部湿度场监测系统设置于雨洪支架内并位于雨落喷嘴下部；

所述复杂雨洪条件基础设施内部湿度场监测系统包括上部开口的模拟箱体，所述模拟箱体内由上至下依次设置沥青混凝土层、基层石料层以及地基土层，所述地基土层内设置多组湿度传感器，所述湿度传感器通过信号发射器与计算机进行数据通信。

优选地，其实验方法，包括以下步骤：

(1)通过查询当地气象资料，找到需要模拟的小时雨洪强度数据，选择精确到每小时的平均雨洪强度，然后建立优化模型，以拟合的残差平方和为目标函数，以泵的最大流量为约束条件，对每一条雨落管的雨洪流量大小和开闭小时进行优化，具体的，按照以下公式进行优化：

(1.1)设实际雨洪流量A＝[a₁,a₂,a₃,…a₂₄]^T

上式中a_i表示第i个小时的实际雨洪流量，单位为mm/h，1≤i≤24，且i为整数；

(1.2)5个水泵的限定流量为B＝[b₁,b₂,b₃,b₄,b₅]^T

上式中b_i表示第i个水泵的最大流量，单位为L/h，1≤i≤5，且i为整数；

(1.3)5个水泵的模拟合理流量为X＝[x₁,x₂,x₃,x₄,x₅]^T

式中x_i表示第i个水泵的模拟流量，单位为L/h，1≤i≤5，且i为整数；

(1.4)每个水泵的开启关闭时间为