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(shè)置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)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(yīng)用上述人工降雨系統(tǒng),可提高人工降雨的雨強(qiáng)空間分布均勻性。
【專利說明】
一種人工降雨系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及人工降雨領(lǐng)域,更具體地,涉及一種人工降雨系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]降雨是最為常見的自然現(xiàn)象之一,直接關(guān)系到水資源利用、山洪災(zāi)害、城市內(nèi)澇等社會問題。自然界降雨發(fā)生的時間、強(qiáng)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(qiáng)空間分布的均勻性是評價人工降雨系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的人工降雨裝置中,其單個噴頭控制范圍內(nèi)的雨強(qiáng)分布不均勻,并且為覆蓋一定區(qū)域需要設(shè)置較多的降雨噴頭,且多噴頭的組合方式對雨強(qiáng)分布有較大影響,而雨強(qiáng)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(nèi)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(shè)置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)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(shè)置牽引裝置在人工降雨期間牽引降雨噴管在一定范圍內(nèi)勻速地往復(fù)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(fù)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(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)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(yù)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(shè)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(diào)節(jié)閥和流量計,其中,三者中減壓閥最靠近所述水栗的進(jìn)水口,減壓閥可消減水壓波動。
[0011]所述降雨噴管可以被設(shè)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(shè)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(shè)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(jī),電機(jī)可以連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅(qū)動力。
[0015]所述電機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)。
[0016]本公開在其他方面的優(yōu)點將在下文中詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0017]通過結(jié)合附圖對本公開示例性實施方式進(jìn)行更詳細(xì)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(biāo)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(yīng)用示例得到的雨強(qiáng)空間分布標(biāo)定結(jié)果。
[0020]圖3(a)?圖3(f)示出了根據(jù)本公開的一個具體應(yīng)用示例得到的雨強(qiáng)時間分布標(biāo)定結(jié)果。
【具體實施方式】
[0021]下面將參照附圖更詳細(xì)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(yīng)該理解,可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)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?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)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(shè)置為在人工降雨期間牽引降雨噴管2在預(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)運(yùn)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(shè)置牽引裝置3在人工降雨期間牽引降雨噴管2在預(yù)定范圍內(nèi)勻速地往復(fù)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(fù)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(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)移動。多個降雨噴管2各自所負(fù)責(zé)的預(yù)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)置水流調(diào)節(jié)閥7和流量計8。水流調(diào)節(jié)閥7可調(diào)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(dāng)前流量大小信息。利用水流調(diào)節(jié)閥7并結(jié)合流量計8可以將供水量控制在期望值。水流調(diào)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(jié)發(fā)現(xiàn),水栗4的輸出往往是不穩(wěn)定的,這會導(dǎo)致人工降雨在時間上存在不均勻性,從而損害實驗結(jié)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(diào)節(jié)閥7和流量計8之前(即更靠近水栗的進(jìn)水口)設(shè)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(shè)置為向上噴水,水滴靠重力自由下落形成降雨,以進(jìn)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(shè)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(cè)噴式噴頭。在一些實施方式中,可采用頂部均勻設(shè)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(shè)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(lǐng)域技術(shù)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(jié)構(gòu)。
[0030]牽引裝置3可包括直線滑臺和電機(jī)。電機(jī)可連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅(qū)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(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)。此外,本領(lǐng)域技術(shù)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(yīng)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(yīng)用示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,該示例僅為了便于理解本公開,其任何具體細(xì)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(qiáng)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(shè)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(yīng)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(jìn)電機(jī)和直線滑臺組成的步進(jìn)電機(jī)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(fù)運(yùn)動。每個降雨噴管2可負(fù)責(zé)寬約40cm的預(yù)定移動區(qū)域,不同降雨噴管2所負(fù)責(zé)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(nèi)各處停留的時間相等,可保證雨強(qiáng)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(yáng)程可達(dá)5m,最大流量為1.5t/h。
[0039]減壓閥5、水流調(diào)節(jié)閥6和流量計7依次設(shè)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(jié)合水流調(diào)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(diào)節(jié)閥6可以為旋轉(zhuǎn)式截止閥,所選用的流量計7可以為玻璃轉(zhuǎn)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(shè)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(jìn)行調(diào)試后對其進(jìn)行標(biāo)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(nèi)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(jié)束后,可稱量各桶中的水量,來定量雨強(qiáng)的空間分布,其標(biāo)定結(jié)果如圖2所示。圖2中橫坐標(biāo)表示各個小桶的位置(行號-列號),縱坐標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)化后的降雨強(qiáng)度。從圖2中可以看出,該便攜式人工降雨系統(tǒng)的雨強(qiáng)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(nèi)的降雨總量,來衡量雨強(qiáng)的時間均勻性,其標(biāo)定結(jié)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(qiáng)條件下統(tǒng)計得到的雨強(qiáng)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(qiáng)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(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇,旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的改進(jìn),或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實施例。
【主權(quán)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(shè)置為在人工降雨期間牽引所述降雨噴管在預(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)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(quán)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(yù)定移動區(qū)域內(nèi)勻速地往復(fù)移動。3.根據(jù)權(quán)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(quán)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(yù)定移動區(qū)域彼此間互不重疊且無縫銜接。5.根據(jù)權(quán)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(shè)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(diào)節(jié)閥和流量計,其中,三者中減壓閥最靠近所述水栗的進(jìn)水口。6.根據(jù)權(quán)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(shè)置為向上噴水。7.根據(jù)權(quán)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(shè)置有噴孔。8.根據(jù)權(quán)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(shè)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(quán)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(jī),電機(jī)連接至直線滑臺并給直線滑臺提供驅(qū)動力。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工降雨系統(tǒng),其特征在于,所述電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。
【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(yuǎn), 王中根, 李軍, 劉昌明, 喬云峰, 王愷文, 程婭珊
【申請人】中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所