一种泄洪雾化降雨立体测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种泄洪雾化降雨立体测量装置，包括雨量筒、气象仪和安装底座，所述雨量筒包括集雨器、储雨腔、雨量传感器、电源及控制模块、显示屏、雨量筒水平泡、指南针和定位系统；安装底座包括支撑墩、卡头、支腿、调节旋钮和底座水平泡。本实用新型专利技术收集与水平面不同角度(0°～90°)的降雨，分不同方位分别统计降雨强度；测量雨强分布时，同步测量风向风速等气象资料；采用自计式传感器，可以得到实时降雨量过程；仪器中设置定位系统，实时观测和定位雨量筒的位置信息，测点变换无需预设观测点，克服测点位置变化无法预估的弊端。该系统实时监测、记录和显示观测结果，测试项同步，自动化程度高。

A Stereo Measuring Device for Flood Discharge and Atomization Rainfall

The utility model discloses a three-dimensional measuring device for flood discharge and atomization rainfall, which comprises a rain gauge cylinder, a meteorological instrument and an installation base. The rain gauge cylinder comprises a rain collector, a rain storage chamber, a rainfall sensor, a power supply and control module, a display screen, a horizontal bubble of the rain gauge cylinder, a compass and a positioning system. The installation base includes a support pier, a clamp, a leg, a regulating knob and a horizontal bubble of the base. The utility model collects precipitation from different angles (0 ~90) on the horizontal plane and counts precipitation intensity in different directions; synchronously measures meteorological data such as wind direction and wind speed when measuring rainfall intensity distribution; real-time rainfall process can be obtained by using self-counting sensors; positioning system is set in the instrument to observe and locate the position information of the rain gauge tube in real time, and the transformation of measuring points does not need pre-observation. Points can overcome the disadvantage of unpredictable change of measuring point position. The system monitors, records and displays the observation results in real time. The test items are synchronized and highly automated.

【技术实现步骤摘要】
一种泄洪雾化降雨立体测量装置
本专利技术属于水利水电工程水力学试验和量测
，具体涉及一种水电站泄洪引起的雾化降雨立体测量装置。
技术介绍
泄洪雾化是指在水电工程泄水建筑物泄流过程中，枢纽下游局部区域内所产生的降雨和雾流现象。随着世界坝工建设的不断发展，一大批高坝和超高坝陆续兴建，这些高坝工程具有高水头、大流量和窄峡谷等特点，多采用挑流的泄洪消能方式，泄洪雾化问题日益突出，成为近年来水电工程非常关注的一项新课题。泄洪雾化影响预报方法研究是当前亟待解决的技术难题。在大量的实际工程中，通过大比尺泄洪雾化物理模型试验、现场观测、反馈试验以及数值模拟的研究方法，研究泄洪雾化影响范围和降雨强度等，分析其对重要防护对象(如电站尾水平台、电站启闭机房、高压电线、开关站、两岸公路、附近村庄以及下游岸坡等)的影响，并给出防护措施；在基础理论研究中，多数研究对雾化形成机理、泄洪雾化强度及影响范围与泄洪水力学参数之间的关系、雾流流态划分、雨强分级及标准、雾源衰减规律等。其中，泄洪雾化测试方法是影响实际工程设计、研究精度和深度的一个非常重要的因素，如何准确、方便、及时的获取雾化降雨强度及分布意义重大。根据雾流流态常把雾化形态定性地分为浓雾区、薄雾区和毛毛雨区。目前，常用的定量观测方法主要有：滴谱法和雨量计法。这两种方法均为点测量方法，预先设置监测点位置，在恒定泄洪条件下测量观测点的雨强，多点测量可得到雾化降雨强度的空间分布，预测泄洪雾化影响范围。就两种方法而言，当雨强较小时，一般采用滴谱法测量；当雨强较大时，宜采用自记雨量计或特制雨量筒进行测量。现有的自记雨量计多用于水文降雨观测，采用翻斗原理计数，换算出雨强参数，这种雨量计一般为桶状，上口接收竖直降雨，属于一维的测量方法，适于无风或风较小的自然降雨测量。特制的雨量桶包括单向、双向和三向接收雨雾的方式，单向方式一般类似于自记雨量计，主要接收竖向的降雨；双向方式设置两个垂直方向的接收口，一个竖向，一个水平，分别接收正交的两个方向的降雨量，然后矢量合成；三向方式设置三个正交的接收口，一个竖向，另外两个在水平面内正交，分别接收正交的三个方向的降雨量，然后矢量合成。也有研究人员将雾化降雨收集方向与风向关联起来，提出一种随着风向水平转动的雨量筒，同样设置两个接收口，一个竖向，另一个对准来风方向。这种分量测量然后合成的方法，看似合理，但是理论上仍然后局限性，如只能接收单一方向的雨滴，虽然采用分量合成的方法，但是考究起来就会发现，这种雨量的采集并不满足矢量合成的原理。在实际应用中，雾化降雨和雾流飘移过程是一个具有三维特征的复杂的水汽两相流问题，模拟和预报十分困难。泄洪引起的雾化降雨现象与自然降雨区别很大，以挑流泄洪雾化为例，雾源主要有两项，即水舌在空中运动所形成的雾化和水舌入水激溅所产生的雾化，在水舌风的带动下，向四周扩散和飘移，形成局部区域降雨。因此，从方向上看，雾化降雨的来雨方向呈辐射状，对于雾化影响区的测点，会随机出现竖向、横向、甚至有从底部向上空飘移的“降雨”；从雨强上看，泄洪雾化降雨强度常常远大于自然降雨的特大暴雨雨强。而在自然降雨中，在较小的风速条件下，主要为竖向降雨，在大风条件下，雨滴降落才会呈现倾斜一定角度。因此，常规水文气象中观测自然降雨的测量仪器在雾化降雨测量中很难直接使用，即使是现有的为测量泄洪雾化特殊研制的多向测量方法也体现出一定的局限性。应实际工程应用和科学研究需要，亟待解决现有泄洪雾化降雨测量方法的技术难题。此外，在测量泄洪雾化时，通常关注当地的气象条件，如风向、风速、湿度、温度和气压等，这些气象条件与泄洪雾化的降雨强度及分布范围均有密切的联系。因此，在泄洪雾化测量的同时，如何能同步测量当地的气象条件是雾化研究人员关注的另一个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能兼顾不同雾滴方向、大量程、长历时、自动记录并存储和显示雨量以及气象参数变化过程的雾化降雨测量装置，解决泄洪雾化降雨多向立体综合测量的难题，公开了一种泄洪雾化降雨立体测量装置。技术方案：一种泄洪雾化降雨立体测量装置，包括测量雨强的雨量筒，所述雨量筒包括集雨器、储雨腔、雨量传感器、电源及控制模块；所述集雨器安装在所述储雨腔上方，包括集雨器底板和若干等半径扇形隔板，所述隔板竖直安装在所述集雨器底板上，将所述集雨器分成若干集雨腔室；所述集雨器底板被所述隔板分隔成相应的扇形区域，每个扇形区域在圆心处开一连通孔；所述储雨腔为圆柱形，在所述储雨腔内设有与所述集雨器的隔板相对应的竖向隔板，将所述储雨腔分隔成对应的若干储雨腔室，所述储雨腔室分别与其对应的所述集雨腔室通过所述连通孔连通；每个所述储雨腔室底板中部均设有用于实时记录各个所述储雨腔室水深的雨量传感器，在所述储雨腔底部设有电源及控制模块，所述电源及控制模块为所述雨量传感器供电。所述集雨器的集雨器底板的剖面为水平对称放置“V”型结构，外径为D1；所述扇形孔设在所述集雨器底板的“V”型尖端；所述扇形孔的直径为D3，D3/D1＝0.1～0.3；所述集雨器底板上下两面由外缘到中心的坡度|i|＝0.2～1.0。所述储雨腔内径与所述集雨器底板的直径相同；所述储雨腔外壁高出所述集雨器底板外边缘1～2cm，顶部作60°外倒角处理，边缘高出部分不作为集雨器的有效集雨面积。所述储雨腔的储雨腔底板的直径大于所述储雨腔直径，在所述储雨腔壁面外侧的所述储雨腔底板上设置中心对称的两个雨量筒水平泡和两个指南针，所述雨量筒水平泡在安装时调平使用，所述指南针在安装时确定安装方向使用。在所述储雨腔外侧设有气象仪，所述气象仪自动测量气象参数，包括风速、风向、气温、气压和湿度，所述气象仪安装在立杆上，所述立杆通过侧支撑固定于所述储雨腔桶壁上。在所述储雨腔的筒壁上设有显示屏，所述显示屏与所述电源及控制模块连接，所述电源及控制模块为所述显示屏供电，并输出信息至所述显示屏进行显示；所述显示屏分为若干个子区域，用于显示时间、所述储雨腔的若干储雨腔室的雨量和所述气象仪测量的气象参数。与所述风向的八个方位相对应，所述集雨器设置八个腔室，且所述气象仪初始方位与雨量筒放置方位一致；所述气象仪测量风向分为“东、东南、南、西南、西、西北、北、东北”八个方位。在所述电源及控制模块内还设有定位系统，所述定位系统在建立坐标控制网内，实时记录所述雾化降雨立体测量装置的空间坐标信息，连接显示终端并保存和传输数据至数据库中。所述雨量筒通过专用安装底座安装在观测点位置上，所述安装底座外形为圆柱体，顶面开凹槽，所述雨量筒嵌套在所述凹槽内；所述凹槽上缘凸起支撑墩，所述支撑墩上设置卡头，所述卡头卡扣在所述储雨腔底板上；所述安装底座顶部水平面设置底座水平泡，底部铰接有铰支腿，所述铰支腿通过调节铰接处的旋钮上下升降和固定。所述雨量传感器为自记压力传感器或电容式水位传感器。一种泄洪雾化降雨立体测量，包括步骤：(1)根据泄洪雾化影响最大范围，利用已有的坐标系统或新建坐标系统，建立测控区域内的坐标信息网，并采用已知点验证所建坐标系统的准确性；(2)在泄洪雾化降雨影响范围内预选可能的观测点位，对观测点位预处理，具备所述泄洪雾化降雨立体测量装置的安装条件；(3)将所述泄洪雾化降雨立体测量装置安装至观测点位上，并测试所述泄洪雾化降雨立体测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泄洪雾化降雨立体测量装置，其特征在于：包括测量雨强的雨量筒(18)，所述雨量筒(18)包括集雨器(1)、储雨腔(5)、雨量传感器(8)、电源及控制模块(9)；所述集雨器(1)安装在所述储雨腔(5)上方，包括集雨器底板(3)和若干等半径扇形隔板(2)，所述隔板(2)竖直安装在所述集雨器底板(3)上，将所述集雨器(1)分成若干集雨腔室；所述集雨器底板(3)被所述隔板(2)分隔成相应的扇形区域，每个扇形区域在靠圆心端开一连通孔(4)；所述储雨腔(5)为圆柱形，在所述储雨腔(5)内设有与所述集雨器(1)的隔板(2)相对应的竖向隔板，将所述储雨腔(5)分隔成与所述集雨器(1)的集雨腔室对应的若干储雨腔室，所述储雨腔室分别与其对应的所述集雨腔室通过所述连通孔(4)连通；每个所述储雨腔室底板上均设有用于实时记录各个所述储雨腔室水深的雨量传感器(8)，在所述储雨腔(5)底部设有电源及控制模块(9)，所述电源及控制模块(9)为所述雨量传感器(8)供电。

【技术特征摘要】
1.一种泄洪雾化降雨立体测量装置，其特征在于：包括测量雨强的雨量筒(18)，所述雨量筒(18)包括集雨器(1)、储雨腔(5)、雨量传感器(8)、电源及控制模块(9)；所述集雨器(1)安装在所述储雨腔(5)上方，包括集雨器底板(3)和若干等半径扇形隔板(2)，所述隔板(2)竖直安装在所述集雨器底板(3)上，将所述集雨器(1)分成若干集雨腔室；所述集雨器底板(3)被所述隔板(2)分隔成相应的扇形区域，每个扇形区域在靠圆心端开一连通孔(4)；所述储雨腔(5)为圆柱形，在所述储雨腔(5)内设有与所述集雨器(1)的隔板(2)相对应的竖向隔板，将所述储雨腔(5)分隔成与所述集雨器(1)的集雨腔室对应的若干储雨腔室，所述储雨腔室分别与其对应的所述集雨腔室通过所述连通孔(4)连通；每个所述储雨腔室底板上均设有用于实时记录各个所述储雨腔室水深的雨量传感器(8)，在所述储雨腔(5)底部设有电源及控制模块(9)，所述电源及控制模块(9)为所述雨量传感器(8)供电。2.根据权利要求1所述的泄洪雾化降雨立体测量装置，其特征在于：所述集雨器(1)的集雨器底板(3)的径向剖面为水平对称放置“V”型结构，外径为D1；所述连通孔(4)设在所述集雨器底板(3)的“V”型尖端；所述连通孔(4)的直径为D3，D3/D1＝0.1～0.3；所述集雨器底板(3)上下两面由外缘到中心的坡度|i|＝0.2～1.0。3.根据权利要求1所述的泄洪雾化降雨立体测量装置，其特征在于：所述储雨腔(5)内径与所述集雨器底板(3)的直径相同；所述储雨腔(5)外壁高出所述集雨器底板(3)外边缘1～2cm，顶部作60°外倒角处理。4.根据权利要求1所述的泄洪雾化降雨立体测量装置，其特征在于：所述储雨腔(5)的储雨腔底板(7)的直径大于所述储雨腔(5)直径，在所述储雨腔(5)壁面外侧部分的所述储雨腔底板(7)上设置中心对称的两个雨量筒水平泡(12)和两个指南针(13)，所述雨量筒水平泡(12)在安装时调平使用，所述指南针(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳芳，吴时强，吴修锋，戴江玉，高昂，俞雷，徐准，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32