[发明专利]一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估装置及方法

权利要求书

1.一种雨洪灾害模拟及评估装置，其特征在于，包括降雨设施和径流平台两部分；

所述降雨设施包括水箱(1)，水箱(1)内设置有水泵(2)，水泵(2)连接给水管(3)的一端，给水管(3)的另一端通过法兰(7)连接有分流管(8)，分流管(8)上依次安装有控制球阀(4)和流量计(10)，分流管(8)的输出端与降雨板(5)输入端通过法兰(7)连接，降雨板(5)下方等距设有降雨针头(6)；

所述径流平台与降雨设施的大小相匹配，包括箱体(12)，箱体(12)通过底座支撑杆(11)支撑；箱体(12)上方设有3D打印缩比尺地形(17)；箱体(12)底部安装有下渗导流板(13)，下渗导流板(13)下方设置有下渗收集箱(14)；箱体(12)周围安装有径流导流器(15)，每个径流导流器(15)末端设置有径流收集箱(16)。

2.根据权利要求1所述的一种雨洪灾害模拟及评估装置，其特征在于，所述分流管(8)和降雨板(5)通过支撑杆(9)支撑固定，并实现其高度的调节。

3.根据权利要求1所述的一种雨洪灾害模拟及评估装置，其特征在于，所述水泵(2)的规格为流量1.6m³/h、扬程9m；所述流量计(10)量程为0.008～0.2m³/h。

4.根据权利要求1所述的一种雨洪灾害模拟及评估装置，其特征在于，所述分流管(8)设置有多个，并依次均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种雨洪灾害模拟及评估装置，其特征在于，所述给水管(3)管道前方保证有10D长度直管段，用于控制球阀(4)不同开度下的流量率定。

6.一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，其特征在于，应用一种雨洪灾害模拟及评估装置，步骤具体如下：

S1、进行率定预试验，率定雨强R与各降雨板对应球阀开度L_n的关系；

S2、根据实际地形需求进行3D打印并进行径流平台布设；

S3、给定所需雨强-时间关系曲线，根据调节精度和阀门开度L_n设定人工调节开度步骤；

S4、通过人工操控各球阀阀门开度进行雨洪灾害模拟试验。

7.根据权利要求6所述的一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：

S1.1、调节控制各球阀的阀门开度，通过流量计确定当前阀门开度下各降雨板流量大小；在本实施例中，控制球阀4最小开度为5度，最大开度为90度，调节精度每5度调节一次。

S1.2、计算水泵2流量Q与雨强R的关系：

Q＝RA (1)

其中Q为流量，R为率定的雨强，A为对应降雨试验下垫面的面积；

S1.3、给出雨洪灾害模拟试验所需雨强-时间关系曲线。

8.根据权利要求6所述的一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：

S2.1、确定实际地形各对应地点高程及坡度，通过3D打印，根据对应相似比尺制作对应实验地形初步模型；

S2.2、计算实验地形不同土地利用类型的糙率及下渗率，并通过打磨打孔、布设人工草皮等措施改变实验地形表面糙率、下渗率、截留能力表示不同类型下垫面。

9.根据权利要求6所述的一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：

S3.1、根据所需实验降雨，绘制所需雨强-时间关系曲线；

S3.2、根据降雨调节精度和阀门开度L_n设定人工调节开度步骤。

10.根据权利要求6所述的一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S4.1、将各时间点所需控制各球阀开度变化进行记述；

S4.2、实验开始，球阀控制人员于固定时刻对各球阀进行精确调节。