一種人工降雨系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開提出了一種人工降雨系統(tǒng)。該人工降雨系統(tǒng)包括：支架；降雨噴管，所述降雨噴管可移動地安裝在支架上；牽引裝置，所述牽引裝置的牽引端連接至所述降雨噴管，所述牽引裝置被設置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預定移動區(qū)域內勻速地往復移動；水泵，所述水泵連通至所述降雨噴管以將水注入所述降雨噴管。應用上述人工降雨系統(tǒng)，可提高人工降雨的雨強空間分布均勻性。
【專利說明】
一種人工降雨系統(tǒng)
技術領域
[0001]本公開涉及人工降雨領域，更具體地，涉及一種人工降雨系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]降雨是最為常見的自然現(xiàn)象之一，直接關系到水資源利用、山洪災害、城市內澇等社會問題。自然界降雨發(fā)生的時間、強度和變化過程是不可控的，因此可以通過實驗手段采用人工降雨系統(tǒng)來研究降雨對水循環(huán)過程的影響等。
[0003]雨強空間分布的均勻性是評價人工降雨系統(tǒng)的關鍵指標之一。傳統(tǒng)的人工降雨裝置中，其單個噴頭控制范圍內的雨強分布不均勻，并且為覆蓋一定區(qū)域需要設置較多的降雨噴頭，且多噴頭的組合方式對雨強分布有較大影響，而雨強空間分布不均勻會在水文實驗中引入較大誤差。因此，亟需一種降雨空間分布均勻的人工降雨系統(tǒng)。
【實用新型內容】
[0004]本公開提出了一種能實現(xiàn)降雨空間分布均勻的人工降雨系統(tǒng)，且該人工降雨系統(tǒng)所需的噴頭數(shù)量較少。
[0005]根據(jù)本公開提出了一種人工降雨系統(tǒng)，該人工降雨系統(tǒng)包括:支架；降雨噴管，所述降雨噴管可移動地安裝在支架上;牽引裝置，所述牽引裝置的牽引端連接至所述降雨噴管，所述牽引裝置被設置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預定移動區(qū)域內勻速地往復移動;水栗，所述水栗連通至所述降雨噴管以將水注入所述降雨噴管。
[0006]本公開通過設置牽引裝置在人工降雨期間牽引降雨噴管在一定范圍內勻速地往復移動，從而可使得降雨在空間均勻分布，同時還可減少降雨噴管的數(shù)量、簡化降雨噴管的布置復雜度并可節(jié)約成本。
[0007]所述人工降雨系統(tǒng)可以包括多個降雨噴管，所述多個降雨噴管可以彼此平行，在人工降雨期間，各個降雨噴管可以在各自的預定移動區(qū)域內勻速地往復移動。
[0008]在人工降雨期間，所述多個降雨噴管可以彼此間時刻保持相同的移動速度和移動方向。
[0009]所述多個降雨噴管各自的預定移動區(qū)域彼此間可以互不重疊且無縫銜接。
[0010]該人工降雨系統(tǒng)還可以包括設置在從所述水栗至所述降雨噴管的水流通路上的減壓閥、水流調節(jié)閥和流量計，其中，三者中減壓閥最靠近所述水栗的進水口，減壓閥可消減水壓波動。
[0011]所述降雨噴管可以被設置為向上噴水，使水滴靠重力自由下落形成降雨，從而可使得降水在空間上分布得更為均勻。
[0012]在一些實施方式中，所述降雨噴管可以包括降雨管，所述降雨管的頂部均勻設置有噴孔。
[0013]在另一些實施方式中，所述降雨噴管可以包括降雨管和均勻設置在降雨管頂部的多個噴頭，所述噴頭的噴孔方向可以向上。
[0014]所述牽引裝置可以包括直線滑臺和電機，電機可以連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅動力。
[0015]所述電機可以是步進電機。
[0016]本公開在其他方面的優(yōu)點將在下文中詳細描述。
【附圖說明】
[0017]通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。
[0018]圖1示出了根據(jù)本公開的一個實施例的人工降雨系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2示出了根據(jù)本公開的一個具體應用示例得到的雨強空間分布標定結果。
[0020]圖3(a)?圖3(f)示出了根據(jù)本公開的一個具體應用示例得到的雨強時間分布標定結果。
【具體實施方式】
[0021]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0022]在本公開中，如無明確不同理解，牽引裝置的“牽引端”指牽引裝置用于連接被牽引的對象以給被牽引對象施加牽引力的一端。
[0023]圖1示出了根據(jù)本公開的一個實施例的人工降雨系統(tǒng)的示意圖。該人工降雨系統(tǒng)包括支架1、降雨噴管2、牽引裝置3和水栗4。降雨噴管2可移動地安裝在支架I上。牽引裝置3的牽引端連接至降雨噴管2。牽引裝置3被設置為在人工降雨期間牽引降雨噴管2在預定移動區(qū)域內勻速地往復運動。水栗4連通至降雨噴管2以將水注入降雨噴管2。
[0024]在上述實施例中，通過設置牽引裝置3在人工降雨期間牽引降雨噴管2在預定范圍內勻速地往復移動，從而可使得降雨在空間均勻分布，同時還可減少降雨噴管的數(shù)量、簡化降雨噴管的布置復雜度并可節(jié)約成本。
[0025]該人工降雨系統(tǒng)可以包括多個降雨噴管2。這些降雨噴管2可以彼此平行。在人工降雨期間，各個降雨噴管2可以在各自的預定移動區(qū)域內勻速地往復移動。多個降雨噴管2各自所負責的預定移動區(qū)域可以是互不重疊并且無縫銜接的。在人工降雨期間，多個降雨噴管2彼此間可以時刻保持相同的移動速度和移動方向。
[0026]可選地，多個降雨噴管2可以是聯(lián)動的。在這種情況下，牽引裝置2的牽引端可僅連接至多個降雨噴管2中的部分降雨噴管，例如，僅連接至其中一個降雨噴管，以簡化結構設計并節(jié)約成本。
[0027]可以在從水栗4至降水噴管2的水流管路上設置水流調節(jié)閥7和流量計8。水流調節(jié)閥7可調節(jié)由水栗4提供給降雨噴管2的水流大小。流量計8可提供當前流量大小信息。利用水流調節(jié)閥7并結合流量計8可以將供水量控制在期望值。水流調節(jié)閥7和流量計8的安裝位置可以互換。
[0028]發(fā)明人從大量水文實驗中總結發(fā)現(xiàn)，水栗4的輸出往往是不穩(wěn)定的，這會導致人工降雨在時間上存在不均勻性，從而損害實驗結果的可靠性。因此，在根據(jù)本公開的一些實施方式中，可在該水流管路上在水流調節(jié)閥7和流量計8之前(即更靠近水栗的進水口)設置減壓閥9，以消減水壓波動使得水壓平穩(wěn)。
[0029]根據(jù)本公開，可考慮將降雨噴管2設置為向上噴水，水滴靠重力自由下落形成降雨，以進一步提高降雨的空間均勻性。發(fā)明人通過深入研究發(fā)現(xiàn)在將降雨噴管2設置為向上噴水所得到的降雨的空間均勻性優(yōu)于傳統(tǒng)的下噴式或者側噴式噴頭。在一些實施方式中，可采用頂部均勻設置有噴孔的降雨管作為降雨噴管4，水可通過該噴孔被直接噴出；在另一些實施方式中，可采用降雨管和附加的多個噴頭來實現(xiàn)降雨噴管4，該多個噴頭可均勻設置(例如通過降雨管頂部的噴頭安裝孔)在該降雨管的頂部并且噴頭的噴孔方向向上。本領域技術人員也可根據(jù)需要采用其他任意適用的可向上噴水的降雨噴管結構。
[0030]牽引裝置3可包括直線滑臺和電機。電機可連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅動力。該直線滑臺的自由端可作為牽引裝置3的牽引端。該電機可以是步進電機。此外，本領域技術人員也可根據(jù)需要采用任意其他類型的適用的牽引裝置。
[0031]水栗4可以是潛水栗，潛水栗有利于提供較為穩(wěn)定的供水量。
[0032]應用示例
[0033]為便于理解本公開實施例的方案及其效果，以下給出一個具體應用示例。本領域技術人員應理解，該示例僅為了便于理解本公開，其任何具體細節(jié)并非意在以任何方式限制本公開。
[0034]該示例性人工降雨系統(tǒng)為便攜式人工降雨系統(tǒng)，其可覆蓋的降雨區(qū)面積約為2m2，長約1.7m，寬約1.2m。該便攜式人工降雨系統(tǒng)適用的雨強范圍為30mm/h?500mm/h。
[0035]該便攜式人工降雨系統(tǒng)的支架I可以由多個便于拆卸和組裝的不銹鋼支桿組成。組裝完成的支架I可包括4個支腿和上、下兩個方形水平框架。降雨噴管2可移動地安裝在上水平框架上。
[0036]該便攜式人工降雨系統(tǒng)可包括3個彼此并行且聯(lián)動的降雨噴管2。每個降雨噴管2均可包括一根降雨管和均勻設置在該降雨管頂部的多個噴頭，每個噴頭的噴孔方向向上，每個噴孔的直徑為約Immj個降雨噴管2的第一端均連接至同一個空心連接管，其第二端均連接至另一個空心連接管，這可實現(xiàn)3個降雨噴管2的聯(lián)動和水路連通。相鄰降雨噴管2間的間距可以為約40cm。兩個空心連接管可分別通過相應的滑動軌道安裝至上水平框架上彼此平行的兩個邊桿上。
[0037]該便攜式人工降雨系統(tǒng)的牽引裝置3可包括由步進電機和直線滑臺組成的步進電機滑臺，其牽引端可連接至3個降雨噴管2中位于中間位置的降雨噴管。牽引裝置3可被配置為在人工降雨期間牽引降雨噴管2勻速地往復運動。每個降雨噴管2可負責寬約40cm的預定移動區(qū)域，不同降雨噴管2所負責的區(qū)域彼此互不重疊且無縫銜接。由于降雨噴管2是勻速移動的，因此其在降雨區(qū)內各處停留的時間相等，可保證雨強空間分布的均勻性。
[0038]水栗4可從供水箱中抽水并將水注入降雨噴管2中。該便攜式人工降雨系統(tǒng)中所選用的水栗4可以為直流潛水栗，其額定電壓為12V，功率恒定為120w，揚程可達5m，最大流量為1.5t/h。
[0039]減壓閥5、水流調節(jié)閥6和流量計7依次設置在從水栗4至降雨噴管2的水流管路上。減壓閥5可消減水壓波動。結合水流調節(jié)閥6和流量計7可控制供水量。該便攜式人工降雨系統(tǒng)中所選用的水流調節(jié)閥6可以為旋轉式截止閥，所選用的流量計7可以為玻璃轉子流量計，其量程可以為I OOL/h?I OOOL/h，分度值可以為20L/h。
[0040]可將上述便攜式人工降雨系統(tǒng)架設在需要降雨的位置，其中降雨噴管2可位于需降雨區(qū)域的正上方。可在對該便攜式人工降雨系統(tǒng)進行調試后對其進行標定和驗證。
[0041 ]具體地，可在該長約1.7m、寬約1.2m的降雨區(qū)內按照5x4的排布方式布置20個小桶，以收集不通子區(qū)域的降雨。在降雨結束后，可稱量各桶中的水量，來定量雨強的空間分布，其標定結果如圖2所示。圖2中橫坐標表示各個小桶的位置(行號-列號)，縱坐標表示標準化后的降雨強度。從圖2中可以看出，該便攜式人工降雨系統(tǒng)的雨強空間分布較為均勻，波動范圍小于10%。
[0042]此外，還可收集并測量在不同時間整個降雨區(qū)內的降雨總量，來衡量雨強的時間均勻性，其標定結果如圖3所示。圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)、圖3(e)和圖3(f)中示出了在不同雨強條件下統(tǒng)計得到的雨強隨時間變化的情況，可以看出，該便攜式人工降雨系統(tǒng)的雨強時間分布較為均勻，波動范圍小于10%。
[0043]以上已經(jīng)描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。
【主權項】
1.一種人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，該人工降雨系統(tǒng)包括: 支架； 降雨噴管，所述降雨噴管可移動地安裝在支架上； 牽引裝置，所述牽引裝置的牽引端連接至所述降雨噴管，所述牽引裝置被設置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預定移動區(qū)域內勻速地往復移動； 水栗，所述水栗連通至所述降雨噴管以將水注入所述降雨噴管。2.根據(jù)權利要求1所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述人工降雨系統(tǒng)包括多個降雨噴管，所述多個降雨噴管彼此平行，在人工降雨期間，各個降雨噴管在各自的預定移動區(qū)域內勻速地往復移動。3.根據(jù)權利要求2所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，在人工降雨期間，所述多個降雨噴管彼此間時刻保持相同的移動速度和移動方向。4.根據(jù)權利要求2所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述多個降雨噴管各自的預定移動區(qū)域彼此間互不重疊且無縫銜接。5.根據(jù)權利要求1所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，該人工降雨系統(tǒng)還包括設置在從所述水栗至所述降雨噴管的水流通路上的減壓閥、水流調節(jié)閥和流量計，其中，三者中減壓閥最靠近所述水栗的進水口。6.根據(jù)權利要求1所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述降雨噴管被設置為向上噴水。7.根據(jù)權利要求6所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述降雨噴管包括降雨管，所述降雨管的頂部均勻設置有噴孔。8.根據(jù)權利要求6所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述降雨噴管包括降雨管和均勻設置在降雨管頂部的多個噴頭，所述噴頭的噴孔方向向上。9.根據(jù)權利要求1所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引裝置包括直線滑臺和電機，電機連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅動力。10.根據(jù)權利要求9所述的人工降雨系統(tǒng)，其特征在于，所述電機是步進電機。
【文檔編號】A01G15/00GK205546762SQ201521130096
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】楊默遠, 王中根, 李軍, 劉昌明, 喬云峰, 王愷文, 程婭珊
【申請人】中國科學院地理科學與資源研究所