開發背景
城市暴雨內澇災害及其產生原因和對策
暴雨是指降水強度很大的雨，常在積雨雲中形成。中國氣象局規定，每小時降雨量16毫米以上，或連續12小時降雨量30毫米以上，24小時降水量為50毫米或以上的雨，稱為“暴雨”。住房和城鄉建設部2011年對全國351座城市的調研表明，2008-2010年的3年間，全國有62%的城市發生過暴雨內澇，發生3次以上暴雨內澇的城市有137座。城市暴雨內澇災害直接影響了城市運行，居民的生活和生產，造成了很大的經濟損失，甚至人員傷亡，已經到了不能不正視，不能不做長遠打算，採取減輕對策的時候了。
城市暴雨內澇災害產生原因
隨著人口的快速增長和快速城鎮化，城市暴雨內澇已經成為世界上許多國家和地區面臨的共同問題，對生活生活和經濟產生嚴重的影響，我國城市連遭暴雨襲擊，且有越來越頻繁和嚴重的趨勢。通過分析，其產生的原因可歸納如下：
一是氣候變化引發的水循環，導致極端氣候事件頻發。由於城市人口密度增加，產生人為排熱，加上空氣污染和熱島效應，又導致水循環的進一步改變，從而引起城市微氣候的改變。城區大量空氣污染促使凝結核的增加，致使降雨量增加。城市熱島效應使預城區降雨量減少，城區降雨量大大增加。這些因素都會造成城市暴雨大大增加。這些因素都會造成城區暴雨更為頻繁，強烈，而且不確定性增加。更難以預測和預報。沿海城市地勢平坦，如暴雨時恰逢外河道發生高水（潮）位時，會影響到城市排水能力，內河水無法外排。同時，為保護汛槍等設施安全，防止河水蔓延，防汛泵站廳泵，從而造成暴雨積水，特別是遭遇風，暴，潮“三碰頭”時，情勢更加嚴峻。
二是城市發展和建設引發的地面自然滯，降低，
1很多低洼地段和小型水體，如水塘，水池和水溝被填沒，上面蓋起了房子
2原有的大量透水地面，如綠地，田園等。變成了用混凝土，砌體或者瀝青鋪設的，硬質的，不透水地面或者路面。如北京市不透水地面面積占到總體面積的比重，從1959年的61%，增加到2000年的77%和2005年的86%，
3很多城市住宅小區，在整個用地範圍里，地下全部用來停車，基地保水難以保障。
4城市建成區面積不斷擴大，綠地面積則在減少。如北京市2005年建成區面積為1210平方公里，比1973年增加6.58倍，而1983年到1985年，北京城區的綠地面積則減少了16.4%，這樣，雨水自然流動模式就會大大改變，從而造成土壤水分蒸發蒸騰損失總量（即通過蒸發作用，從土地，水體表面以及葉片蒸騰釋放到空氣中的水分）降低，徑流係數和洪峰流量提供，排水系統內雨水流經時間縮短。從而導致滲透低和洪水風險高。
三是排水管渠等防澇設施的排水能力不足。
四是人為因素
因此在野外引入人工模擬降雨系統，通過人工模擬降雨系統的數據及其他信息的研究對城市規劃和設計做出預測信息,人工模擬降雨系統在研究土壤侵蝕過程、水土流失規律及其水土保持措施和效益等方面，有效地使用人工模擬降雨系統來進行降雨試驗，是一種較理想的降雨方法，它不受時間和空間的限制模擬天然降雨，既能節約大量的人力和物力，又能在短時期內重複試驗，縮短試驗研究周期。
類型
目前各種不同規模的人工模擬降雨系統在許多國家中先後建立起來。除目前廣泛套用的美國普渡大學國家土壤侵蝕實驗室基於L.D.Meyer1958.年提出的採用擺動式噴頭的人工模擬降雨系統具有代表性的人工模擬降雨系統可分作如下幾種
英國伊利諾斯大學土木工程系的WES人工模擬降雨系統
日本科學技術廳國立預災科學技術中心的人工模擬降雨系統
中國科學院一水利部西北水土持保研究所建立土壤侵蝕人工模擬降雨系統
北京知控高科為北京城市管理規劃ZKGK人工模擬降雨系統
套用
人工模擬降雨系統在黃土高原土壤保持實驗室中的套用，黃土高原50年來的林草建設收效甚微的一個重要原因是植被建設違背了自然規律。今後的退耕還林還草過程中的林草建設必須堅持在氣候生物帶規律指導下的“適地適水”原則。受土壤水分差異性的制約,黃土高原林草建設植物群種在不同的地帶,即使同一個地帶的不同地貌部位的適應性和生長量都不相同。今後半濕潤地區的森林覆蓋度可達到30%,甚至更高一些;半濕潤至半乾旱過渡區森林(喬木林)覆蓋度不會超過20%,半乾旱地區就更低了。與此相關的生態和經濟效益,半濕潤地區不僅有明顯的生態效益,還有一定的經濟效益。此帶北部的黃土高原的林草建設也將會有明顯的生態效益,但除經濟林和人工草地外的林草的經濟效益不要寄予過高的希望。
人工模擬降雨系統能完成模擬不同參數的降雨、不同地表覆蓋、不同地下管網分布人工模擬降雨的實驗適合做水土流失實驗及滲透、土壤水分運移、植物生態、土木工程等領域相關科研實驗工作
特點
1、人工模擬降雨系統實驗抗風能力強：由於採用帶壓力垂直下噴式模擬降雨，與低能量較大，既有較強的抗風能力，又可接近自然降雨能量。（一般人工模擬降雨系統颳風對降雨均勻大影響極大，甚至模擬降雨失敗）
2、人工模擬降雨系統便攜性好，適合野外移動降雨：該設備採用個功能完備的小模組，通過快速連線部件，手工很快即可裝配完成，野外試驗很好攜帶，適應各種野外不同地形條件：人工模擬降雨系統動力系統，人工模擬降雨系統硬體系統，人工模擬降雨系統軟體系統。
3、人工模擬降雨系統先進：該人工模擬降雨系統首先採用自動測控系統在人工模擬降雨系統上，可現場實時線上顯示存儲模擬降雨的動態變化及曲線，即對現場降雨測量結果有直接參考意義，又便於很快調節雨強至實驗模擬降雨要求值（如無此功能，降雨前的降雨率定、調節、驗證很費精力，時間）。降雨時間機管路選擇可自動進行。
ZKGK人工模擬降雨系統技術指標
1）、有效降雨面積：4×9m（36）平米
2）、降雨高度：2.1m（降雨噴嘴至實驗平台高度）
3）、雨強連續變化範圍：20-150mm/h
4）、降雨均勻度係數：大於0.86
5）、雨滴大小調控範圍：1.7～2.8mm
6）、降雨調節精度：7mm/h
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