[发明专利]一种具有可控水平空间变异性的边坡降雨装置及其方法

说明书

本发明涉及人工模拟降雨技术领域，特别涉及一种具有可控水平空间变异性的边坡降雨装置和方法。其中装置包括供水系统、过滤系统、输水系统、降雨系统、控制雨滴喷头降雨的电压控制系统，降雨系统包括降雨盘、多个雨滴喷头，供水系统通过输水系统连通到降雨盘，过滤系统设置在供水系统的出水处，过滤系统的滤网孔径小于或等于雨滴喷头的孔径，降雨盘位于待测边坡试验箱的上方，多个雨滴喷头连接在降雨盘上，雨滴喷头上设有压电形变元件，多个雨滴喷头的压电形变元件连接电压控制系统，电压控制系统控制雨滴喷头喷出水平方向频率和大小不同的雨滴。本发明使不同位置具有不同的雨滴频率和大小，满足特定的变异性要求。

技术领域

本发明涉及人工模拟降雨技术领域，特别涉及一种具有可控水平空间变异性的边坡降雨装置和方法。

背景技术

现有降雨器专利将降雨喷头安装在雨水流化盒（如“CN 112611850 A一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置”）、降雨框架（如“CN 112634728 A一种地质灾害链模拟试验装置及方法”）、三通水管（如“CN 213022798 U一种沥青混合料的排水及紫外老化模拟试验装置”、“CN 101585024 A便携式人工降雨模拟装置”、“CN 103728435 A降雨与地下水耦合作用下边坡模拟试验装置及试验方法等”等）、喷杆（如“CN 107402545 A一种智能多功能人工模拟降雨系统“）等部件上，都能实现不同强度的均匀降雨，但不能改变水平方向降雨的频率和大小，即不能产生具有水平空间变异性的降雨。已有相关专利介绍如下：

CN 112611850 A一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置：该发明中的降雨模拟平台本包括流量控制器、雨水流化盒、升降铁架、震动马达等部件，采用四个震动马达和限位钢板、圆形滑块控制雨水流化盒的震动幅度和频率从而实现不同强度但均匀的降雨。但是，采用雨水流化盒无法实现水平方向的不均匀的降雨，即不能控制降雨的水平空间变异性。

CN 112634728 A一种地质灾害链模拟试验装置及方法：该发明通过移动滚轮、定滑轮和导轨移动降雨框架，模拟边坡上的分区块降雨，并实现不同的降雨强度、雨型和降雨时间。降雨框架通过滚轮与滑轨在模型箱顶部移动，只能实现分区块降雨（只有降雨框架的下方区域有雨），并不能控制边坡不同位置降雨的频率和大小。

CN 213022798 U一种沥青混合料的排水及紫外老化模拟试验装置：该发明采用供水泵和流量计模拟不同的降水强度（即通过调节供水泵泵压来调节降雨强度），设置了回旋布置的喷淋管和喷淋头，可实现不同强度的均匀降雨。但是，此类常规的喷淋管和喷淋头无法产生水平方向雨滴频率和大小具有差异的降雨。

CN 101585024 A便携式人工降雨模拟装置：该发明的降雨器上设有若干可拆卸的喷头，可以根据实际降雨量的需要，通过只装设其中一部分喷头堵死其他喷水口来调节雨量，实现部分区域均匀降雨而其他区域不降雨，同样不能实现具有水平空间变异性的降雨。

CN 107402545 A一种智能多功能人工模拟降雨系统：该发明供水系统采用四个喷杆独立供水，通过PLC控制器既可控制伸缩杆的伸缩，进一步可以调节四个喷杆之间的间距，实现不同降雨尺度，又可控制电磁阀的闭合，实现各降雨喷杆的独立供水。利用PLC控制器，解决了现有技术中存在的人工模拟降雨装置喷头故障下不能够实现连续降雨，雨强空间异质性以及降雨面积单一的问题，但仍无法实现具有水平方向空间变异性的降雨。

CN 103728435 A降雨与地下水耦合作用下边坡模拟试验装置及试验方法：该发明为考虑降雨入渗与地下水变化耦合作用的边坡滑坡模型试验装置，喷头安装于PCV三通管上，采用加压水泵、节制阀和自动流量计控制降雨强度和降雨量，可产生均匀降雨，无法实现水平方向的不均匀降雨。

部分技术使用雨水流化盒和喷淋装置等作为出水终端，产生的是多股流水，并非雨滴，也无法提供具有水平空间变异性（即不同位置具有不同的雨滴频率和大小）的降雨。