人工模擬降雨器

人工模擬降雨器設備是專門為科研實驗研製開發的一種噴射型模擬仿真自然降雨設備。該系統設備在充分吸納借鑑當前國內外同類設備先進工藝基礎上，結合現代新技術的發展趨勢，大膽進行了技術創新。用目前世界上最為先進的垂直下噴式噴頭模擬自然降雨；控制系統採用先進的閉環自動控制技術，配備以高靈敏雨量計和多參量數據採集器，以終端實際降雨參數調節控制整個降雨過程，並可實時線上顯示模擬降雨的動態變化及曲線。這樣既對模擬降雨現場測量結果有直接參考意義，又便於很快調節雨強至實驗要求值(如無此功能，降雨前的降雨率定調節很費精力和時間)，還有效克服了從水源到噴頭各個環節的損耗和阻力造成的誤差，經過多次率定試驗，所模擬雨滴粒徑、降雨動能與天然降雨十分接近。整個模擬降雨系統涉及機電一體化、給排水管道施工、自動化控制、軟體開發等不同專業，同時需要大量的零部件試驗、調試、安裝搭接才能達到實驗性能要求。該系統設備適用於室內外需要人工模擬降雨並且控制降雨雨強和降雨時間的各種實驗場合。

產品概述

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，採用世界上唯一專業生產模擬雨滴噴頭的美國SPAYING SYSTEMS CO公司FULLJET鏇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，目前已成為土壤侵蝕模擬降雨設備行業的標準設備。

攜帶型人工模擬降雨器

固定式人工模擬降雨器

人工模擬降雨大廳

原理

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鏇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：
1#噴頭（單一，不互相疊加）2#噴頭（單一，不互相疊加）
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，

下噴式噴頭的布置方式一般由四種規格的噴頭圍成150mm×150mm正方形（如上圖），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右圖：
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，如下圖：

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布設形式模擬降雨。
人工模擬降雨控制系統採用閉環控制法，即就是在降雨區所布設的雨量計可以實時監測降雨強度的大小，並將

數據傳輸至控制台，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布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。遮雨槽啟閉時間小於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/流量感測器，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/流量感測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布設噴頭，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戶要求來確定）。
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。管道連線方式為：￠50（含50）以下為絲接，￠50以上為卡箍連線，這樣更方便以後檢修。