[发明专利]水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置及方法

权利要求书

1.水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，包括底座以及底座上设置的支撑单元和设置在支撑单元上的雨量收集单元；所述雨量收集单元由水平设置的支撑面板以及竖直设置在支撑面板上的若干雨量收集器构成，所有雨量收集器呈矩阵式间隔分布，其特征在于，所述雨量收集器由收集管和测量容器组成，所述收集管设于支撑面板上并与支撑面板一体成型制成，并且收集管上下两端突出对应支撑面板所在平面一定长度，所述收集管下端的外表面设有螺纹，所述测量容器上端的内表面设有与收集管螺纹配合的螺纹，收集管和测量容器通过螺纹实现紧固连接；所述测量容器的外壁上设有数值刻度，便于通过读取测量容器外壁的数值得知测量容器内雨量的收集量；所述支撑面板为网格状的矩形板，所有雨量收集器分别设置在对应的网格的交点处，避免雨水碰撞到支撑面板后溅水到收集管内对试验结果产生影响。

2.根据权利要求1所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，测量容器底部设有控制开关，便于通过控制开关实现收集雨水和排出测量容器内收集的雨水。

3.根据权利要求2所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，所述底座由两根水平设置且相互平行的横梁和连接两根横梁的连系梁构成，并在每根横梁的两端分别设有滚轮，便于通过滚动滚轮实现装置在平面上移动；

所述支撑单元为两根立柱，两根立柱竖直设置并分别固定在两根横梁上，在两根立柱顶端设有连接横梁，连接横梁的两端分别与两根立柱固定连接，并在连接横梁上设有滑轮；

支撑面板通过连接架和钢绳设置在支撑单元上，连接架由两根竖直设置的竖块和用于连接两竖块的连接块构成，竖块上设有沿长度方向的凹槽，所述立柱上设有凹槽对应的凸起，竖块与立柱通过凹槽和凸起连接，便于通过上下滑动连接架实现雨量收集单元在立柱上做上下运动，所述钢绳一端与连接块固定，另一端绕过滑轮并固定在连系梁上，便于通过调节钢绳升降支撑面板，实现雨量收集单元的升降。

4.根据权利要求3所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，所述滑轮设于连接横梁下方且位于连接横梁中点，并在连接块中心设有通孔，所述钢绳穿过通孔并与连接块固定；在连系梁上设有手动滑轮和止动组件，便于通过转动手动滑轮实现钢绳长度的调节，并能通过止动组件固定手动滑轮防止其转动。

5.根据权利要求4所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，在支撑面板上方设有挡雨板，所述挡雨板可旋转设置在支撑单元顶端。

6.根据权利要求3所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，在滚轮上设有锁紧机构，便于通过锁紧机构固定滚轮以将装置固定。

7.根据权利要求3所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，在横梁和对应的立柱之间设有第一斜撑杆，所述第一斜撑杆一端与横梁固定连接，另一端与对应的立柱中下部固定连接；在竖块与支撑面板之间设有第二斜撑杆，所述第二斜撑杆一端与竖块的下端固定连接，另一端与对应的支撑面板所在边固定连接。

8.根据权利要求3所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置，其特征在于，在立柱上设有刻度，便于在立柱上调节雨量收集单元的高度。

9.水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量方法，其特征在于，利用权利要求5所述的水工模型泄洪雾化雨量强度空间分布的测量装置进行测量，其具体方法如下：

(1)观测泄洪雾化区域确定待测量的区域，将测量装置移动并固定在待测量的区域内部，关闭控制开关，然后抬起挡雨板，并在抬起挡雨板的同时，开始计时，T分钟到后，放下挡雨板，阻止水流继续流入雨量收集器中，完成一次测量，读取在T分钟内测量容器收集到的雨量，并记录每个雨量收集器收集到的雨量值；

(2)打开控制开关，待测量容器中水流尽后，重复步骤(1)进行多次测量，将多次测量得到有效雨量进行平均，通过以下公式计算得到每个雨量收集器对应坐标(x,y,z)的降雨雨强；

式中：I_(x,y,z)-坐标(x,y,z)处的降雨雨强，mm/min；

q_(x,y,z)-坐标(x,y,z)处测量容器收集到的平均雨量，mL；

S-收集管的有效接水面积，S＝πD²/4，其中D为收集管的内径，mm²；

T-测量时间，s；

(3)保持每个雨量收集器的x坐标和y坐标不变，调节雨量收集单元的上下位置改变每个雨量收集器的z坐标，重复步骤(1)和步骤(2)以得到对应坐标的降雨雨强；

(4)移动测量装置，重复步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)完成整个待测区域的雨强的测量。