[发明专利]一种水工模型用的雾化降雨强度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种水工模型用的雾化降雨强度测量装置及测量方法，包括玻璃培养皿、托盘和底座，所述玻璃培养皿位于托盘上，托盘通过支撑杆与底座连接，所述玻璃培养皿内设有高分子吸水纸，所述支撑杆与托盘和底座分别通过球形铰接连接。本发明的水工模型用的雾化降雨强度测量装置，简单实用，通过上述水工模型用的雾化降雨收集装置，巧妙收集水工模型雾化实验过程中产生的密集雾化降雨；采用称重法，得到精确的降水量测量值，通过公式能准确计算出测量时段内的雾化降雨强度，从而避免了现有手段中降雨强度测量由于读数不准造成的实验数据精度缺陷，对水工建筑物泄洪雾化问题的研究提供了一定的技术支持。

技术领域

本发明涉及水工模型用的雾化降雨强度测量装置及测量方法，属于水利水电工程领域。

背景技术

水利水电工程中的雾化是指由泄水建筑物泄水过程产生的高速水舌在空气中掺气扩散和水舌入水时喷溅，形成的雾流现象。雾化虽然是一种降雨现象却与天然降雨有着显著区别，气象上自然降雨中特大暴雨的降雨强度(雨强)值为11.67mm/h，而雾化引起的降雨强度十分惊人，动辄便高达数千mm/h以上，远远超过了自然降雨中特大暴雨强度，同时也对下游生态环境和水电站的安全运行造成极其不利的影响。

近年来，国内外学者通过原型观测，获得了大量雾化现象的相关资料，对雾化的产生机理及雾化区的划分有了明确认识，并逐步形成了采用模型实验与理论分析相结合的方法对泄水建筑物泄洪雾化问题展开专题研究。但是由于雾化现象在理论分析上仍然存在一定的难度，水工模型实验于是便成为了探究雾化问题的主要技术手段。因此如何选定合理的泄洪雾化雨强测量手段，从而提高模型实验的可靠性是研究雾化过程中最主要的制约因素。

目前常规的测量降雨强度的仪器是雨量筒和量杯，测量时，雨量筒用来收集某一时间段内的降雨，将量雨筒中的雨水倒入量杯中，根据量杯上的刻度线就可以读出降雨强度。如使用上述测雨仪器用于大比尺水工模型雾化雨强的测量，难免会出现数据分辨率较低的情形，致使雨强较小甚至接近于零的测点测量精度难以满足相关研究需求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水工模型用的雾化降雨强度测量装置及测量方法，巧妙收集水工模型雾化实验过程中产生的密集雾化降雨，测量准确。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种水工模型用的雾化降雨强度测量装置，包括玻璃培养皿、托盘和底座，所述玻璃培养皿位于托盘上，托盘通过支撑杆与底座连接。

作为优选，所述玻璃培养皿内设有高分子吸水纸。

作为优选，所述支撑杆与托盘和底座分别通过球形铰接连接。

一种水工模型用的雾化降雨强度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)实验开始之前，首先依据模型观测点位编号设计情况，对每一组玻璃培养皿和高分子吸水纸进行统一编号；

2)使用千分尺依次测出每组玻璃培养皿的内径R，然后计算出底面积A，并将同一编号的高分子吸水纸置于其内部；

3)通过电子天平一一称量出雾化雨水收集以前，每组玻璃培养皿和高分子吸水纸的总质量m；

4)使用保鲜膜对每一组玻璃培养皿进行封口，防止实验开始之前，环境中的各种杂质进入其中，破坏测量精度。然后将每一组玻璃培养皿都固定于对应装置的托盘上端；

5)将组装完毕的雾化降雨强度测量装置按照编号顺序依次放置于同一编号的模型观测点处，开始进行雾化模型实验；

6)将玻璃培养皿端口密封的保鲜膜全部移除，经过实验时间t小时以后，再次对每组玻璃培养皿及内部的高分子吸水纸进行称量，记录汲水后的总质量M；

7)模型每个测点处的雾化降雨强度I为：