本發(fā)明涉及人工降雨
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種野外人工降雨模擬裝置及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
：對(duì)土壤性質(zhì)的研究在水文、農(nóng)田水利、水土保持、水文地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域均具有非常重要的意義，而土壤入滲實(shí)驗(yàn)是研究土壤性質(zhì)的重要手段，單純依靠天然降雨來(lái)收集所需科研資料具有很大的局限性，因此為盡可能地模擬自然入滲情況，需要在野外近似地模擬自然降雨情況。目前的降雨模擬裝置大多采用更換針頭的方法來(lái)控制雨強(qiáng)大小，在每次更換完針頭后還需要測(cè)定雨強(qiáng)是否滿足要求，否則仍需重新挑選合適的針頭，其操作過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，很難實(shí)現(xiàn)雨強(qiáng)的連續(xù)變化，且需攜帶大批量不同內(nèi)徑的針頭進(jìn)行野外實(shí)驗(yàn)，增加了實(shí)驗(yàn)難度，提高了實(shí)驗(yàn)成本。此外，野外地形復(fù)雜，大多崎嶇不平且有一定的坡度，加之土壤易凹陷，降雨模擬裝置存在深陷土壤的風(fēng)險(xiǎn)，且野外實(shí)驗(yàn)環(huán)境不穩(wěn)定，易發(fā)生突發(fā)性氣候變化如降雨、降雪、大風(fēng)等，若降雨模擬裝置不能完全水平放置，將直接導(dǎo)致測(cè)得的雨強(qiáng)不均勻，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，降雨模擬裝置還會(huì)由于架設(shè)不當(dāng)引起側(cè)翻，縮短其使用壽命，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，而目前同類型裝置的野外適應(yīng)性均較差。因此，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)野外地形且操作簡(jiǎn)便、滿足降雨要求的野外降雨模擬裝置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術(shù)中降雨模擬裝置存在的不適用于野外監(jiān)測(cè)和操作復(fù)雜的問題，本發(fā)明提供一種野外人工降雨模擬裝置及其應(yīng)用方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種野外人工降雨模擬裝置，包括水箱，水箱通過調(diào)平支架固定于地面，水箱頂部設(shè)置長(zhǎng)水準(zhǔn)泡，水箱底部設(shè)置若干個(gè)用于模擬降雨的針頭，水箱通過進(jìn)水管連接磁力泵，磁力泵設(shè)置于儲(chǔ)水箱內(nèi)，用于將儲(chǔ)水箱內(nèi)的溶液注入水箱，水箱內(nèi)的溶液通過溢流出水管流入儲(chǔ)水箱，溢流出水管可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架上，通過調(diào)節(jié)溢流出水管的出水高度控制水箱內(nèi)的水位變化，獲得對(duì)應(yīng)的雨強(qiáng)。進(jìn)一步的，所述水箱頂部設(shè)有兩個(gè)在同一平面內(nèi)互相垂直的長(zhǎng)水準(zhǔn)泡。進(jìn)一步的，所述水箱上設(shè)有水位刻度線、進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口的水平高度高于出水口的水平高度。進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管一端與進(jìn)水口相通，進(jìn)水管另一端與磁力泵相連，所述溢流出水管一端與出水口相通，溢流出水管另一端通過夾管夾可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架上。進(jìn)一步的，所述水箱與針頭之間、進(jìn)水管與進(jìn)水口之間、進(jìn)水管與磁力泵之間、溢流出水管與出水口之間分別進(jìn)行密封。進(jìn)一步的，所述調(diào)平支架包括調(diào)平螺旋、伸縮架和墊片，所述伸縮架設(shè)置于水箱底部，用于支撐水箱并調(diào)節(jié)調(diào)平支架的高度，伸縮架頂部設(shè)置調(diào)平螺旋，用于對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，伸縮架底部設(shè)置墊片。進(jìn)一步的，所述調(diào)平螺旋、伸縮架和墊片分別有四個(gè)，四個(gè)伸縮架分別設(shè)置于水箱的底部四角，每個(gè)伸縮架的頂部和底部分別設(shè)置一個(gè)調(diào)平螺旋和墊片。進(jìn)一步的，利用安裝好的野外人工降雨模擬裝置測(cè)定水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，隨后進(jìn)行野外模擬降雨，包括以下步驟：步驟1：將水箱放置于調(diào)平支架上，通過調(diào)節(jié)調(diào)平螺旋和伸縮架使水箱水平放置，兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡中的氣泡居中，并對(duì)安裝好的野外人工降雨模擬裝置進(jìn)行密封和密封檢測(cè)；步驟2：向儲(chǔ)水箱內(nèi)添加酸性清洗液，打開磁力泵，將清洗液通過進(jìn)水管注入水箱內(nèi)并從針頭流出，用于清洗疏通針頭，待清洗結(jié)束，關(guān)閉磁力泵，通過調(diào)節(jié)溢流出水管的出水高度至低于水箱底面高度，將水箱內(nèi)的酸性清洗液通過溢流出水管全部排回儲(chǔ)水箱并將其倒出，隨后再使用清水重復(fù)上述過程進(jìn)行清洗；步驟3：確定需要測(cè)定雨強(qiáng)的若干個(gè)水位，打開磁力泵，通過調(diào)節(jié)溢流出水管的高度使水箱內(nèi)的水位達(dá)到所需高度，將雨量筒水平放置于水箱底部，用于收集從針頭流出的清水并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，待雨量筒內(nèi)存儲(chǔ)適量清水后將其從水箱底部取出并同時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄收集時(shí)間和降水量，隨后使水箱內(nèi)的水位達(dá)到下一個(gè)待測(cè)水位，重復(fù)上述步驟并計(jì)算不同水位下的雨強(qiáng)，將對(duì)應(yīng)的水位和雨強(qiáng)數(shù)據(jù)繪制成水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，確定水位和雨強(qiáng)之間的相關(guān)關(guān)系公式；步驟4：將野外人工降雨模擬裝置放置于野外并完成所述步驟1和2后，向儲(chǔ)水箱內(nèi)添加清水，打開磁力泵，水箱內(nèi)的清水通過針頭流出，進(jìn)行野外模擬降雨，根據(jù)所述步驟3的水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位獲得對(duì)應(yīng)雨強(qiáng)，待降雨結(jié)束，關(guān)閉磁力泵，通過調(diào)節(jié)溢流出水管的出水高度至低于水箱底面高度，使水箱內(nèi)的清水全部排入儲(chǔ)水箱；步驟5：按照所述步驟2清洗野外人工降雨模擬裝置并收納放置。進(jìn)一步的，所述雨量筒包括漏斗和量杯，量杯上設(shè)有水位刻度線，漏斗上底面直徑大于量杯直徑，漏斗伸入量杯內(nèi)的長(zhǎng)度小于量杯的高度，所述雨強(qiáng)通過如下計(jì)算公式獲得：RI=P/St公式一S=πr2公式二其中RI為雨強(qiáng)，P為降水量，S為降雨面積，t為收集時(shí)間，r為漏斗上底面半徑。進(jìn)一步的，所述酸性清洗液為稀鹽酸和乙酸的任一種，稀鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7-10%，乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-15%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）本發(fā)明的調(diào)平支架采用調(diào)平螺旋和可調(diào)節(jié)高度的伸縮架，伸縮架底部設(shè)有墊片，適用于野外復(fù)雜地形，確保野外人工降雨模擬裝置處于水平放置狀態(tài)，防止傾側(cè)或側(cè)翻，有利于為野外模擬降雨實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的降雨環(huán)境；2）本發(fā)明只需測(cè)定一次水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，一個(gè)水位對(duì)應(yīng)一個(gè)雨強(qiáng)，避免每次實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行多次測(cè)量以獲得所需雨強(qiáng)的問題，通過調(diào)節(jié)溢流出水管的高度調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位進(jìn)而達(dá)到控制雨強(qiáng)的目的，且能夠得到連續(xù)變化的雨強(qiáng)，方法簡(jiǎn)便、易于操作，無(wú)需反復(fù)多次更換針頭，大大提高工作效率；3）本發(fā)明適用于野外缺水環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)，無(wú)需攜帶大量的凈水，降低人力、物力成本，根據(jù)雨強(qiáng)可直接算得降水量，初始水量減去余水量和降水量即可獲得流失的水量，在野外人工降雨模擬裝置的各連接部分密封良好的情況下，流失的水量為蒸發(fā)損失，即可粗略獲知當(dāng)?shù)氐恼舭l(fā)量，對(duì)某些無(wú)資料地區(qū)有著重要的意義。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖；其中，1-水箱；2-進(jìn)水口；3-出水口；4-針頭；5-調(diào)平螺旋；6-長(zhǎng)水準(zhǔn)泡；7-伸縮架；8-墊片；9-進(jìn)水管；10-溢流出水管；11-水位調(diào)節(jié)支架；12-夾管夾；13-磁力泵；14-儲(chǔ)水箱。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1-2所示，一種野外人工降雨模擬裝置，包括水箱1、進(jìn)水口2、出水口3、針頭4、調(diào)平螺旋5、長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6、伸縮架7、墊片8、進(jìn)水管9、溢流出水管10、水位調(diào)節(jié)支架11、夾管夾12、磁力泵13和儲(chǔ)水箱14。水箱1上設(shè)置水位刻度線，水箱1通過調(diào)平支架固定于地面，調(diào)平支架包括調(diào)平螺旋5、伸縮架7和墊片8，伸縮架7作為調(diào)平支架的主體，用于支撐水箱1并調(diào)節(jié)調(diào)平支架的高度，伸縮架7頂部設(shè)有調(diào)平螺旋5，用于對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，伸縮架7底部設(shè)置墊片8，用于增大其與地面的接觸面積，防止下陷，水箱1頂部設(shè)有兩個(gè)在同一平面內(nèi)互相垂直的長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6，用于觀測(cè)水箱1是否處于水平狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置時(shí)，調(diào)平支架和水箱1保持水平放置狀態(tài)且平行于水平面，水箱1底部設(shè)有若干個(gè)針頭4，水箱1內(nèi)的溶液通過針頭4流出，用于模擬人工降雨，水箱1上還設(shè)有進(jìn)水口2和出水口3，分別連通進(jìn)水管9和溢流出水管10，進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14內(nèi)，磁力泵13用于將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的溶液通過進(jìn)水管9輸送至水箱1，為避免進(jìn)水口2入流對(duì)水箱1內(nèi)的溶液產(chǎn)生擾動(dòng)，磁力泵13流量不大于4L/min，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12上的鎖扣可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11上，夾管夾12一端設(shè)有鎖扣，用于調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使溢流出水管10移動(dòng)至水位調(diào)節(jié)支架11上的不同高度位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)溢流出水管10的出水高度，溢流出水管10的出水高度與水箱1內(nèi)的水位一致，水箱1內(nèi)的溶液通過溢流出水管10重新流入儲(chǔ)水箱14內(nèi)，控制水箱1內(nèi)的水位變化，得到不同的雨強(qiáng)，確保水箱1達(dá)到穩(wěn)定的水位，即可獲得穩(wěn)定的雨強(qiáng)。本發(fā)明只需測(cè)定一次水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，在后續(xù)的野外模擬降雨實(shí)驗(yàn)中只需根據(jù)水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖通過調(diào)節(jié)水箱1內(nèi)的水位獲取相應(yīng)的雨強(qiáng)，一個(gè)水位對(duì)應(yīng)一個(gè)雨強(qiáng)，避免每次實(shí)驗(yàn)前都需要測(cè)量雨強(qiáng)的問題，測(cè)量步驟得到簡(jiǎn)化，有效提高了工作效率，水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖的繪制過程包括以下步驟：首先通過觀測(cè)水箱1上的水位刻度線確定水位h，根據(jù)在一定收集時(shí)間t內(nèi)一定降雨面積S上測(cè)定的降水量P計(jì)算得到雨強(qiáng)RI，降水量P通過放置于針頭4底部的雨量筒測(cè)得，雨量筒包括量杯和漏斗，量杯上設(shè)有水位刻度線，漏斗上底面直徑大于量杯直徑，漏斗伸入量杯內(nèi)的長(zhǎng)度小于量杯的高度，確保漏斗底部不接觸量杯底部且漏斗水平放置，通過量杯刻度讀出降水量P，雨強(qiáng)RI通過如下公式一和公式二獲得：RI=P/St公式一S=πr2公式二其中r為漏斗上底面半徑，為降低觀測(cè)誤差，在同一個(gè)水位下對(duì)收集時(shí)間和降雨量進(jìn)行多次測(cè)定，求取雨強(qiáng)的平均值，對(duì)若干組一一對(duì)應(yīng)的水位和雨強(qiáng)數(shù)據(jù)繪制形成水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，不同水位對(duì)應(yīng)不同的雨強(qiáng)。利用野外人工降雨模擬裝置測(cè)定水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，包括以下步驟：步驟1：安裝并調(diào)平：該測(cè)定過程在平穩(wěn)地面完成，故不需要在伸縮架7底部放置墊片8，只需選擇適當(dāng)?shù)钠降胤胖谜{(diào)平支架，調(diào)節(jié)伸縮架7的高度使調(diào)平支架基本處于水平狀態(tài)，再將水箱1放置于調(diào)平支架上，觀察兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡是否居中，若未居中，使用調(diào)平螺旋5對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，直至兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置，隨后將進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14內(nèi)，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11上，水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間分別進(jìn)行密封，防止出現(xiàn)滲漏。步驟2：檢驗(yàn)是否滲漏并清洗疏通針頭4：向儲(chǔ)水箱14內(nèi)添加適量清水，打開磁力泵13，將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水抽出并通過進(jìn)水管9注入水箱1中，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使溢流出水管10固定于水位調(diào)節(jié)支架11的合適高度位置，保持水箱1內(nèi)有一定量的清水，多余水量經(jīng)由溢流出水管10重新流入儲(chǔ)水箱14中，觀察水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間的相接處是否存在滲漏現(xiàn)象，若出現(xiàn)滲漏則再次對(duì)其進(jìn)行密封處理，若密封良好，關(guān)閉磁力泵13，通過調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，用以完全排出水箱1內(nèi)的清水，待水箱1內(nèi)的清水全部通過溢流出水管10流入儲(chǔ)水箱14后，將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水換成酸性清洗液，再次打開磁力泵13，將酸性清洗液通過進(jìn)水管9傳送至水箱1內(nèi)并從針頭4流出，用于清洗疏通針頭4，完成清洗疏通工作后，關(guān)閉磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置至低于水箱1的底面，使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，將水箱1內(nèi)的酸性清洗液全部排入儲(chǔ)水箱14中并將其倒出，隨后向儲(chǔ)水箱14中添加適量清水，重復(fù)上述過程，使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置，降低酸度。步驟3：測(cè)定不同水位下的降水量：確定需要測(cè)定雨強(qiáng)的若干個(gè)水位，向儲(chǔ)水箱14內(nèi)添加適量清水，打開磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的高度，用于控制水箱1內(nèi)的水位達(dá)到所要求的水位，待水箱1內(nèi)的水位穩(wěn)定后，將雨量筒水平放置于水箱1底部，用于收集從針頭4流出的清水，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，待量杯內(nèi)存儲(chǔ)適量清水后取出雨量筒，在取出的同時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下收集時(shí)間和降水量，同一個(gè)水位下可對(duì)收集時(shí)間和降雨量進(jìn)行多次測(cè)定，求取雨強(qiáng)的平均值，用于降低觀測(cè)誤差，隨后調(diào)節(jié)夾管夾12的高度使水箱1內(nèi)的水位達(dá)到下一個(gè)待測(cè)水位，并重復(fù)上述步驟，直至得到所需實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨后使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置，將野外人工降雨模擬裝置的各個(gè)連接部分拆卸分離，水分瀝干后伸縮架7調(diào)至最低高度，將各個(gè)部分有序收納放置，并清點(diǎn)以防遺漏。步驟4：根據(jù)公式一和公式二計(jì)算不同水位下的雨強(qiáng)，并將一一對(duì)應(yīng)的水位和雨強(qiáng)數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)擬合繪制形成水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖并確定水位和雨強(qiáng)之間的相關(guān)關(guān)系計(jì)算公式。利用野外人工降雨模擬裝置進(jìn)行野外模擬降雨，包括以下步驟：步驟一：安裝并調(diào)平：在野外選擇適當(dāng)?shù)奈恢梅胖谜{(diào)平支架，將墊片8放置于夯實(shí)的土壤上，伸縮架7放置于墊片8上，防止下陷，調(diào)節(jié)伸縮架7的高度使調(diào)平支架基本處于水平狀態(tài)，再將水箱1放置于調(diào)平支架上，觀察兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡是否居中，若未居中，使用調(diào)平螺旋5對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，直至兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置，隨后將進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14內(nèi)，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12固定于水位調(diào)節(jié)支架11上，水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間分別進(jìn)行密封，防止出現(xiàn)滲漏。步驟二：檢驗(yàn)是否滲漏并清洗疏通針頭4：向儲(chǔ)水箱14內(nèi)添加適量清水，打開磁力泵13，將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水通過進(jìn)水管9注入水箱1中，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使溢流出水管10固定于水位調(diào)節(jié)支架11的合適高度位置，保持水箱1內(nèi)有一定量的清水，多余水量經(jīng)由溢流出水管10重新流入儲(chǔ)水箱14中，觀察水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間的相接處是否存在滲漏現(xiàn)象，若出現(xiàn)滲漏則再次對(duì)其進(jìn)行密封處理，若密封良好，關(guān)閉磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置至低于水箱1的底面，使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的高度低于水箱1的底面高度，用以完全排出水箱1內(nèi)的水，待水箱1內(nèi)的清水全部排回儲(chǔ)水箱14后，將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水換成酸性清洗液，再次打開磁力泵13，將酸性清洗液通過進(jìn)水管9傳送至水箱1內(nèi)并從針頭4流出，用于清洗疏通針頭4，完成清洗疏通工作后，關(guān)閉磁力泵13，通過調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，將水箱1內(nèi)的酸性清洗液由溢流出水管10全部重新流入儲(chǔ)水箱14中并將其倒出，隨后使用清水重復(fù)上述過程，用于清洗野外人工降雨模擬裝置，降低酸度。步驟三：模擬降雨實(shí)驗(yàn)：向儲(chǔ)水箱14中添加適量清水，打開磁力泵13，根據(jù)前述繪制的水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖獲取所需雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的水位，調(diào)節(jié)夾管夾12的高度使溢流出水管10固定于水位調(diào)節(jié)支架11的合適高度位置，使水箱1內(nèi)的水位達(dá)到所要求的水位，待水位穩(wěn)定后進(jìn)行野外模擬降雨實(shí)驗(yàn)，水箱1內(nèi)的清水通過底部的針頭4流出，用于模擬人工降雨，通過調(diào)節(jié)夾管夾12的高度獲得對(duì)應(yīng)的水位，進(jìn)而獲得對(duì)應(yīng)的雨強(qiáng)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉磁力泵13，通過調(diào)節(jié)夾管夾12使溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，將水箱1內(nèi)的清水全部經(jīng)由溢流出水管10排入儲(chǔ)水箱14內(nèi)。步驟四：清洗疏通針頭4：將儲(chǔ)水箱14中的清水換成酸性清洗液，打開磁力泵13，將酸性清洗液經(jīng)由進(jìn)水管9傳送至水箱1內(nèi)并從針頭4流出，用于清洗疏通針頭4，待清洗疏通結(jié)束，關(guān)閉磁力泵13，將酸性清洗液通過溢流出水管10全部重新流入儲(chǔ)水箱14中并將其倒出，再向儲(chǔ)水箱14中添加適量清水，重復(fù)上述步驟，使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置，降低酸度。步驟五：拆除裝置并收納：將野外人工降雨模擬裝置的各個(gè)連接部分拆卸分離，水分瀝干，伸縮架7調(diào)至最低高度，將野外人工降雨模擬裝置的各個(gè)部分有序收納放置，并清點(diǎn)以防遺漏。溢流出水管10的出水高度是指水箱1內(nèi)的溶液經(jīng)由出水口3進(jìn)入溢流出水管10后流出時(shí)的水平高度，酸性清洗液為稀鹽酸溶液和乙酸溶液的任一種，稀鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%-10%，乙酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-15%。實(shí)施例1如圖1-2所示，一種野外人工降雨模擬裝置，包括水箱1、進(jìn)水口2、出水口3、針頭4、調(diào)平螺旋5、長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6、伸縮架7、墊片8、進(jìn)水管9、溢流出水管10、水位調(diào)節(jié)支架11、夾管夾12、磁力泵13和儲(chǔ)水箱14，水箱1上設(shè)置水位刻度線，水箱1通過調(diào)平支架固定于地面，調(diào)平支架包括四個(gè)調(diào)平螺旋5、四個(gè)伸縮架7和四個(gè)墊片8，伸縮架7作為調(diào)平支架的主體，用于支撐水箱1并調(diào)節(jié)調(diào)平支架的高度，四個(gè)伸縮架7分別放置于水箱1的底部四角，一個(gè)伸縮架7的頂部和底部分別設(shè)置一個(gè)調(diào)平螺旋5和墊片8，調(diào)平螺旋5用于對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，墊片8用于增大其與地面的接觸面積，防止調(diào)平支架下陷，水箱1頂部設(shè)有兩個(gè)在同一平面內(nèi)互相垂直的長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6，用于觀測(cè)水箱1是否處于水平狀態(tài)，兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置時(shí)，調(diào)平支架和水箱1保持水平放置狀態(tài)且平行于水平面，水箱1底部設(shè)有若干個(gè)針頭4，水箱1內(nèi)的水通過針頭4流出，用于模擬人工降雨，水箱1上還設(shè)有進(jìn)水口2和出水口3，分別連通進(jìn)水管9和溢流出水管10，進(jìn)水口2的水平高度高于出水口3的水平高度，進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14底部?jī)?nèi)側(cè)，磁力泵13用于將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的水通過進(jìn)水管9輸送至水箱1，為避免進(jìn)水口2入流對(duì)水箱1內(nèi)的水產(chǎn)生擾動(dòng)，磁力泵13流量不大于4L/min，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12上的鎖扣可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11上，夾管夾12一端設(shè)有鎖扣，用于調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使溢流出水管10移動(dòng)至水位調(diào)節(jié)支架11上的不同高度位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)溢流出水管10的出水高度，溢流出水管10的出水高度與水箱1內(nèi)的水位高度一致，水箱1內(nèi)的溶液通過溢流出水管10重新流入儲(chǔ)水箱14內(nèi)，用于控制水箱1內(nèi)的水位變化，得到不同的雨強(qiáng)，確保水箱1達(dá)到穩(wěn)定的水位即可獲得穩(wěn)定的雨強(qiáng)。水箱1采用有機(jī)玻璃制備而成，水箱1的長(zhǎng)為60cm，寬為40cm，高為40cm，水箱1底部每隔2cm鉆孔，用于安裝若干個(gè)型號(hào)為27G的針頭4，針頭4的內(nèi)徑為0.21mm，水箱1與針頭4、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13、溢流出水管10與出水口3的相接處分別使用704膠水粘結(jié)以防止?jié)B漏，水箱1上設(shè)有半徑為0.8cm的進(jìn)水口2和半徑為1cm的出水口3，伸縮架7采用鋼結(jié)構(gòu)制得，具有較高的抗壓強(qiáng)度，可在60-90cm的高度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，放置于調(diào)平支架上的水箱1與地面之間的最低高度為60cm，最高高度為90cm，墊片8采用半徑為3cm的鐵片制備而成，進(jìn)水管9和溢流出水管10均為硅膠管，磁力泵13的揚(yáng)程為4m，最大流量為4L/min，儲(chǔ)水箱14選用長(zhǎng)寬高分別為60cm、60cm和20cm的有機(jī)玻璃制備而成，水位調(diào)節(jié)支架11的高度為130cm，夾管夾12一端采用鎖扣將溢流出水管10可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11。在實(shí)驗(yàn)之前只需測(cè)定一次水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，測(cè)定過程在室內(nèi)平地即可完成，包括以下步驟：步驟1：安裝并調(diào)平：該測(cè)定過程在平穩(wěn)地面完成，故不需要在伸縮架7底部放置墊片8，只需選擇適當(dāng)?shù)钠降胤胖谜{(diào)平支架，調(diào)節(jié)伸縮架7的高度使調(diào)平支架基本處于水平狀態(tài)，再將水箱1放置于調(diào)平支架上，觀察兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡是否居中，若未居中，使用調(diào)平螺旋5對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，直至兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置，隨后將進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14內(nèi)，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11上，水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間分別進(jìn)行密封，防止出現(xiàn)滲漏。步驟2：檢驗(yàn)是否滲漏并清洗疏通針頭4：向儲(chǔ)水箱14內(nèi)添加適量清水，打開磁力泵13，將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水抽出并通過進(jìn)水管9注入水箱1中，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使溢流出水管10固定于水位調(diào)節(jié)支架11的合適高度位置，保持水箱1內(nèi)有一定量的清水，多余水量經(jīng)由溢流出水管10重新流入儲(chǔ)水箱14中，觀察水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間的相接處是否存在滲漏現(xiàn)象，若出現(xiàn)滲漏則再次對(duì)其進(jìn)行密封處理，若不存在滲漏，關(guān)閉磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置至低于水箱1的底面，使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，用于將水箱1內(nèi)的水全部排入儲(chǔ)水箱14內(nèi)，隨后將儲(chǔ)水箱14內(nèi)的清水換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的稀鹽酸溶液，再次打開磁力泵13，將稀鹽酸溶液注入水箱1內(nèi)并從針頭4流出，用于清洗疏通針頭4，待清洗疏通結(jié)束，關(guān)閉磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，將水箱1內(nèi)的稀鹽酸溶液全部排回儲(chǔ)水箱14并將其倒出，隨后使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置。步驟3：測(cè)定不同水位下的降水量：確定待測(cè)水位為7.5cm、10.0cm、12.5cm、15.0cm、17.5cm、20.0cm、22.5cm、25.0cm、27.5cm、30.0cm、32.5cm和35.0cm時(shí)對(duì)應(yīng)的雨強(qiáng)，向儲(chǔ)水箱14內(nèi)添加適量清水，打開磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的高度，用于控制水箱1內(nèi)的水位達(dá)到35.0cm，待水箱1內(nèi)水位穩(wěn)定后，將雨量筒放入水箱1底部用于收集由針頭4流出的清水，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，雨量筒包括量杯和漏斗，漏斗設(shè)置于量杯頂部，用于增大收集面積，量杯用于收集從針頭4流出的清水，量杯上設(shè)有水位刻度線，漏斗上底面直徑大于量杯直徑，漏斗伸入量杯內(nèi)的長(zhǎng)度小于量杯的高度，確保漏斗底部不接觸量杯底部且漏斗水平放置，待量杯內(nèi)存儲(chǔ)適量清水后取出雨量筒，在取出的同時(shí)停止計(jì)時(shí)，利用秒表記錄收集時(shí)間，通過量杯刻度讀出降水量并記錄，同一個(gè)水位下可對(duì)收集時(shí)間和降雨量進(jìn)行三次測(cè)定，利用如下公式一和公式二求取雨強(qiáng)的平均值，用于降低觀測(cè)誤差，隨后，再次調(diào)節(jié)夾管夾12的位置使水箱1內(nèi)的水位達(dá)到32.5cm，并重復(fù)上述步驟，直至將上述十二組水位由高至低測(cè)定完畢，使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置，再將野外人工降雨模擬裝置各個(gè)連接部分拆卸分離，伸縮架7調(diào)至最低高度，水分瀝干后將各個(gè)部分有序收納放置，并清點(diǎn)以防遺漏。雨強(qiáng)通過在一定收集時(shí)間內(nèi)一定降雨面積上測(cè)定的降水量計(jì)算得到，采用如下公式一和公式二獲得：RI=P/St公式一S=πr2公式二其中RI為雨強(qiáng)，P為降雨量，S為降雨面積，t為收集時(shí)間，r為漏斗上底面半徑，將十二組一一對(duì)應(yīng)的水位和雨強(qiáng)數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)擬合繪制形成水位-雨強(qiáng)變化關(guān)系曲線圖，不同水位對(duì)應(yīng)不同的雨強(qiáng)，水位和雨強(qiáng)之間的相關(guān)關(guān)系公式為：RI=3.575+1.977h+0.03129h2。表1為水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖測(cè)定實(shí)驗(yàn)的記錄表，圖2為對(duì)應(yīng)的水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖。水位h(cm)時(shí)間t降水量P（mL）雨強(qiáng)RI(mm/h)35.05'02"300113.8332.55'44"30099.9330.06'30"30088.1527.57'06"30080.725.08'18"31572.4822.58'58"30063.920.010'11"30056.2617.511'27"30050.0415.011'37"25041.112.514'38"25032.6310.014'55"20025.617.519'14"20019.86表1其中漏斗上底面半徑r為10cm，降雨面積S為314.16cm2。利用野外人工降雨模擬裝置進(jìn)行模擬降雨的操作過程包括：步驟一：安裝并調(diào)平：將野外人工降雨模擬裝置放置于野外環(huán)境中，選擇適當(dāng)?shù)奈恢梅胖谜{(diào)平支架，將墊片8放置于夯實(shí)的土壤上，伸縮架7放置于墊片8上，調(diào)節(jié)伸縮架7的高度使調(diào)平支架基本處于水平狀態(tài)，再將水箱1放置于調(diào)平支架上，觀察兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡是否居中，若未居中，使用調(diào)平螺旋5對(duì)調(diào)平支架進(jìn)行微調(diào)，直至兩個(gè)長(zhǎng)水準(zhǔn)泡6中的氣泡均處于居中位置，隨后將進(jìn)水管9一端與進(jìn)水口2相通，進(jìn)水管9另一端與磁力泵13相連，磁力泵13設(shè)置于儲(chǔ)水箱14內(nèi)，溢流出水管10一端與出水口3相通，溢流出水管10另一端通過夾管夾12可移動(dòng)式安裝于水位調(diào)節(jié)支架11上，水箱1與針頭4之間、進(jìn)水管9與進(jìn)水口2及磁力泵13之間、溢流出水管10與出水口3之間分別進(jìn)行密封，防止出現(xiàn)滲漏。步驟二：按照前述步驟2檢驗(yàn)是否滲漏并清洗疏通針頭4后，向儲(chǔ)水箱14中添加適量清水，打開磁力泵13，根據(jù)前述繪制的水位-雨強(qiáng)關(guān)系曲線圖，調(diào)節(jié)夾管夾12的高度使溢流出水管10固定于水位調(diào)節(jié)支架11的合適高度位置，使水箱1內(nèi)的水位達(dá)到所要求的水位，待水位穩(wěn)定后，水箱1內(nèi)的清水通過底部的針頭4流出，進(jìn)行野外模擬降雨實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)夾管夾12的高度獲得對(duì)應(yīng)的水位，進(jìn)而獲得對(duì)應(yīng)的雨強(qiáng)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉磁力泵13，調(diào)節(jié)夾管夾12的位置至低于水箱1的底面，使水位調(diào)節(jié)支架11上溢流出水管10的出水高度低于水箱1底面的水平高度，用于將水箱1內(nèi)的清水全部經(jīng)由溢流出水管10排入儲(chǔ)水箱14內(nèi)，隨后按照前述步驟2清洗疏通針頭4，使用清水清洗野外人工降雨模擬裝置，再將野外人工降雨模擬裝置的各個(gè)連接部分拆卸分離，水分瀝干后，將伸縮架7調(diào)至最低高度，將各個(gè)部分有序收納放置，并清點(diǎn)以防遺漏。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3