一种降雨模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种降雨模拟系统及方法，该系统包括：降雨装置，所述降雨装置包括分区降雨箱、止回阀、分向阀、降雨针头；供水装置，所述供水装置包括进水管路、水泵、供水管路、流量控制阀；控制装置，所述控制装置用于控制所述供水装置和所述降雨装置。本发明专利技术可自动控制降雨针头的开合及分区降雨箱分区独立降雨功能，能准确地同时模拟多区域稳定变雨强均匀降雨的试验条件，为岩土工程和环境工程相关研究提供可靠的试验参数。

【技术实现步骤摘要】
一种降雨模拟系统及方法
本专利技术涉及工程模拟
，特别涉及一种降雨模拟系统及方法。
技术介绍
目前，因喷嘴式降雨装置自动化程度较高且易控制，故学者多采用喷嘴式降雨装置研究不同降雨条件下的边坡稳定性；而针管式人工降雨装置因其理论复杂且不易控制，故研究应用较少，且传统的针管状人工降雨装置主要存在以下缺点：传统的针管状人工降雨装置通过供水管连接降雨箱，降雨箱底板开孔安装针的形式模拟降雨，该形式自动化程度低，且不能有效控制人工模拟降雨的开始与停止，从而对岩土体试验模型产生扰动，影响试验结果。传统的针管式降雨装置控制因不能控制针头得开合，导致降雨强度的调控是一个随时间渐变的过程，渐变过程中的降雨强度难以用数学函数表达分析，造成试验结果存在较大误差。传统的针管式降雨装置大多只能模拟单一区域降雨，或是模拟不同区域同等雨强降雨试验，不能实现降雨箱不同分区不同降雨强度的独立降雨功能。
技术实现思路
为解决上述至少一个技术问题，本说明书实施例提供了一种降雨模拟系统及方法。一方面，本说明书实施例提供的一种降雨模拟系统，包括：降雨装置，所述降雨装置包括分区降雨箱、止回阀、分向阀、降雨针头；所述止回阀设置在所述分区降雨箱的底部，所述分向阀的第一出水口与所述降雨针头相连，所述分向阀的第二出水口与所述止回阀相连；供水装置，所述供水装置包括进水管路、水泵、供水管路、流量控制阀；所述进水管路的一端与水源相连，所述进水管路的另一端与所述水泵的入口相连，所述水泵的出口与所述供水管路的入口相连；所述供水管路包括一级供水管路、至少两个第一二级供水管路、至少两个第二二级供水管路和至少两个三级供水管路；所述水泵的出口与所述一级供水管路的入口相连，所述一级供水管路的出口与所述第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；所述第一二级供水管路连接所述分区降雨箱的顶部的进水口，所述第二二级供水管路连接位于所述分区降雨箱的底部的三级供水管路；所述流量控制阀包括至少两个第一流量控制阀和至少两个第二流量控制阀，所述第一流量控制阀设置在所述第一二级供水管路，用于控制所述第一二级供水管路的开关，所述第二流量控制阀设置在所述第二二级供水管路，用于控制所述三级供水管路的开关；所述三级供水管路连接所述分向阀的进水口；控制装置，所述控制装置用于控制所述供水装置和所述降雨装置。另一方面，本说明书实施例提供的一种降雨模拟方法，包括：S1、布置如权利要求7所述的降雨模拟系统；S2、控制所述供水装置进行供水，基于设定的供水总流量Q总和所述第一流量计监测的实际供水流量Q实际，当实际供水流量Q实际与理论供水总流量Q总不同时，调节所述水泵；S3、当实际供水流量Q实际与设定的供水总流量Q总相同时，基于所述分区降雨箱的预设降雨区域和所述预设降雨区域的降雨强度，控制与所述预设降雨区域相对应的第一流量控制阀的开度，进行降雨；S4、关闭与所述预设降雨区域相对应的第一流量控制阀，打开第二流量控制阀与排水阀，结束降雨，关闭水泵，停止供水并排出降雨箱内的剩余水流。由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本专利技术实施例可自动控制降雨针头的开合及分区降雨箱分区独立降雨功能，能准确地同时模拟多区域稳定变雨强均匀降雨的试验条件，为岩土工程和环境工程相关研究提供可靠的试验参数。附图说明图1为本说明书一些实施例的降雨模拟系统的系统示意图。图2为本说明书一些实施例的分向阀、止回阀、降雨针头的安装示意图A。图3为本说明书一些实施例的降雨箱的排水阀安装示意图B。图4为本说明书一些实施例的降雨箱的底部的构造示意图。图5为本说明书一些实施例的降雨箱的分隔板的构造示意图。图6是本说明书一些实施例的液压升降支撑装置的示意图。图7是本说明书一些实施例的监测数据的示意图图8是本说明书一些实施例的降雨模拟方法的流程图。图9是本说明书一些实施例的基于边坡模型的降雨模拟方法的细化流程图。附图说明：1、进水管路；2、水箱；3、进水阀；4、水泵；5、第一流量计；6、供水管路；7、第一流量控制阀；8、第二流量控制阀；9、升降支撑装置；10、承载平台；11、地脚螺栓；12、控制装置；13、止回阀；14、分向阀；15、降雨针头；16、针头转换接头；17、三级供水管路；18、分区降雨箱；19、排水阀；20、第二流量计；21、排水管路；22、纵向分隔板；23、横向分隔板。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。如图1至图6所示，本说明书一些实施例中提供了一种降雨模拟系统，包括降雨装置，降雨装置包括分区降雨箱18、止回阀13、分向阀14、降雨针头15；止回阀13设置在分区降雨箱18的底部，分向阀14的第一出水口与降雨针头15相连，分向阀14的第二出水口与止回阀13相连；供水装置，供水装置包括进水管路1、水泵4、供水管路6、流量控制阀；进水管路1的一端与水源相连，进水管路1的另一端与水泵4的入口相连，水泵4的出口与供水管路6的入口相连；供水管路6包括一级供水管路、至少两个第一二级供水管路、至少两个第二二级供水管路和至少两个三级供水管路17；水泵4的出口与一级供水管路的入口相连，一级供水管路的出口与第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；第一二级供水管路连接分区降雨箱18的顶部的进水口，第二二级供水管路连接位于分区降雨箱18的底部的三级供水管路17；流量控制阀包括至少两个第一流量控制阀7和至少两个第二流量控制阀8，第一流量控制阀7设置在第一二级供水管路，用于控制第一二级供水管路的开关，第二流量控制阀8设置在第二二级供水管路，用于控制三级供水管路17的开关；三级供水管路17连接分向阀14的进水口；控制装置12，控制装置12用于控制供水装置和降雨装置。在本说明书一些实施例中，进水管路1上设置有水箱2、进水阀3和第一流量计5，水箱2用于存储水源的水，进水阀3用于控制进水管理的开关，第一流量计5用于监测进水管路1的总流量和瞬时流量；水泵4为变频泵。在本说明书一些实施例中，分区降雨箱18内设置有横向分隔板23和/或纵向分隔板22，横向分隔板23和/或纵向分割板用于分区降雨箱18的分区；分向阀14的第一出水口与降雨针头15之间通过针头转换接头16相连；止回阀13安装在分区降雨箱18的底部上设置的安装孔中，安装孔的孔径与止回阀13的外径相匹配；分区降雨箱18还设置有排水管路21，排水管路21上设置有第二流量计20和排水阀19。在本说明书一些实施例中，分区降雨箱18设置有6个分区，第一二级供水管路、第二二级供水管路、第一流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降雨模拟系统，其特征在于，包括，/n降雨装置，所述降雨装置包括分区降雨箱、止回阀、分向阀、降雨针头；所述止回阀设置在所述分区降雨箱的底部，所述分向阀的第一出水口与所述降雨针头相连，所述分向阀的第二出水口与所述止回阀相连；/n供水装置，所述供水装置包括进水管路、水泵、供水管路、流量控制阀；/n所述进水管路的一端与水源相连，所述进水管路的另一端与所述水泵的入口相连，所述水泵的出口与所述供水管路的入口相连；/n所述供水管路包括一级供水管路、至少两个第一二级供水管路、至少两个第二二级供水管路和至少两个三级供水管路；所述水泵的出口与所述一级供水管路的入口相连，所述一级供水管路的出口与所述第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；所述第一二级供水管路连接所述分区降雨箱的顶部的进水口，所述第二二级供水管路连接位于所述分区降雨箱的底部的三级供水管路；/n所述流量控制阀包括至少两个第一流量控制阀和至少两个第二流量控制阀，所述第一流量控制阀设置在所述第一二级供水管路，用于控制所述第一二级供水管路的开关，所述第二流量控制阀设置在所述第二二级供水管路，用于控制所述三级供水管路的开关；所述三级供水管路连接所述分向阀的进水口；/n控制装置，所述控制装置用于控制所述供水装置和所述降雨装置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种降雨模拟系统，其特征在于，包括，
降雨装置，所述降雨装置包括分区降雨箱、止回阀、分向阀、降雨针头；所述止回阀设置在所述分区降雨箱的底部，所述分向阀的第一出水口与所述降雨针头相连，所述分向阀的第二出水口与所述止回阀相连；
供水装置，所述供水装置包括进水管路、水泵、供水管路、流量控制阀；
所述进水管路的一端与水源相连，所述进水管路的另一端与所述水泵的入口相连，所述水泵的出口与所述供水管路的入口相连；
所述供水管路包括一级供水管路、至少两个第一二级供水管路、至少两个第二二级供水管路和至少两个三级供水管路；所述水泵的出口与所述一级供水管路的入口相连，所述一级供水管路的出口与所述第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；所述第一二级供水管路连接所述分区降雨箱的顶部的进水口，所述第二二级供水管路连接位于所述分区降雨箱的底部的三级供水管路；
所述流量控制阀包括至少两个第一流量控制阀和至少两个第二流量控制阀，所述第一流量控制阀设置在所述第一二级供水管路，用于控制所述第一二级供水管路的开关，所述第二流量控制阀设置在所述第二二级供水管路，用于控制所述三级供水管路的开关；所述三级供水管路连接所述分向阀的进水口；
控制装置，所述控制装置用于控制所述供水装置和所述降雨装置。


2.根据权利要求1所述的降雨模拟系统，其特征在于，
所述进水管路上设置有水箱、进水阀和第一流量计，所述水箱用于存储所述水源的水，所述进水阀用于控制所述进水管理的开关，所述第一流量计用于监测所述进水管路的总流量和瞬时流量；所述水泵为变频泵。


3.根据权利要求2所述的降雨模拟系统，其特征在于，
所述分区降雨箱内设置有横向分隔板和/或纵向分隔板，所述横向分隔板和/或纵向分割板用于所述分区降雨箱的分区；
所述分向阀的第一出水口与所述降雨针头之间通过针头转换接头相连；
所述止回阀安装在所述分区降雨箱的底部上设置的安装孔中，所述安装孔的孔径与所述止回阀的外径相匹配；
所述分区降雨箱还设置有排水管路，所述排水管路上设置有第二流量计和排水阀。


4.根据权利要求3所述的降雨模拟系统，其特征在于，
所述分区降雨箱设置有6个分区，所述第一二级供水管路、第二二级供水管路、第一流量控制阀和第二流量控制阀的数量均为6个。


5.根据权利要求1或2或3或4所述的降雨模拟系统，其特征在于，还包括
支撑装置，所述支撑装置包括升降支撑装置与地脚螺栓，所述升降支撑装置用于支...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长卫，陈桂龙，童心豪，瞿立明，王栋，刘阳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51