[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

说明书

本发明公开了一种基于相似理论的雨洪灾害过程的评估方法，包括降雨设施和径流平台两部分；包括降雨设施的制作及试验地形的布设。降雨设施用于模拟人工降雨，通过人工调节控制球阀阀门开度控制各块降雨板雨强大小，实验地形采用3D打印建模，保证了试验所需的缩比尺高程实验环境；下垫面平台表面通过调整光滑程度及孔隙率，保证试验地形不同土地利用类型的不同糙率及下渗率；本发明实现了一种基于相似理论的雨洪灾害过程模拟方法，其中实际降雨过程(空间非一致性非均匀降雨)可自行控制，实验地形与实际地形对照一致，进而可通过试验中雨洪灾害的模拟实现对实际雨洪灾害的预测以及评估。

技术领域

本发明属于雨洪灾害综合治理技术领域，涉及一种雨洪灾害模拟及评估的方法。

背景技术

近年来，由于全球气候变化及人类高强度活动等因素共同作用，极端天气频发，人类社会屡遭洪涝灾害影响，现已成为国际性问题，且据最近研究，气候变化可能会导致更多的极端降雨事件，使洪涝灾害风险进一步增大。故及时对洪灾进行损失分析及风险评估，制定合理的战略应对至关重要。由于自然条件下降雨的不确定性及外界信息干扰大等因素，采用缩比尺实验进行雨洪过程模拟成为雨洪灾害综合治理评估的重要手段。缩比尺实验可根据评估目的和具体要求选取各类实际地形情况进行布设，通过降雨强度、下垫面情况、地形高程等重要参数的等比例缩放重现不同的雨洪灾害过程，既能缩小经济成本，节约大量的人力和物力，又能缩短实验周期，对雨洪灾害进行实时有效的评估。

目前存在的雨洪灾害模拟装置及使用方法虽形式各异，但大多为理想实验状态，并未针对实际雨洪灾害情形进行设计评估，其主要由于降雨设施与径流平台两方面不足因而无法满足雨洪灾害评估的要求。径流平台的地形及下垫面情况并未按照对应比尺相对实际地形进行缩放设计，无法达到精确模拟的要求；降雨供水设施大多仅能进行恒定雨强试验，无法对实际雨洪灾害中的降雨过程进行模拟。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，解决了上述现有技术中存在的雨洪灾害模拟装置中下垫面条件与实际条件不相对应、降雨设施无法对实际降雨过程进行模拟及无法有效评估雨洪灾害问题。

本发明所采用的技术方案是，一种雨洪灾害模拟及评估装置，包括降雨设施和径流平台两部分；

所述降雨设施包括水箱，水箱内设置有水泵，水泵连接给水管的一端，给水管的另一端通过法兰连接有分流管，分流管上依次安装有控制球阀和流量计，分流管的输出端与降雨板输入端通过法兰连接，降雨板下方等距设有降雨针头；

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

分流管和降雨板通过支撑杆支撑固定，并实现其高度的调节。

水泵的规格为流量1.6m³/h、扬程9m；流量计量程为0.008～0.2m³/h。

分流管设置有多个，并依次均匀分布。

给水管管道前方保证有10D长度直管段，用于控制球阀不同开度下的流量率定。

一种基于相似理论的雨洪灾害过程评估方法，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；