一种人工降雨系统的制作方法
【专利摘要】本公开提出了一种人工降雨系统。该人工降雨系统包括：支架；降雨喷管，所述降雨喷管可移动地安装在支架上；牵引装置，所述牵引装置的牵引端连接至所述降雨喷管，所述牵引装置被设置为在人工降雨期间牵引所述降雨喷管在预定移动区域内匀速地往复移动；水泵，所述水泵连通至所述降雨喷管以将水注入所述降雨喷管。应用上述人工降雨系统，可提高人工降雨的雨强空间分布均匀性。
【专利说明】
一种人工降雨系统
技术领域
[0001]本公开涉及人工降雨领域，更具体地，涉及一种人工降雨系统。
【背景技术】
[0002]降雨是最为常见的自然现象之一，直接关系到水资源利用、山洪灾害、城市内涝等社会问题。自然界降雨发生的时间、强度和变化过程是不可控的，因此可以通过实验手段采用人工降雨系统来研究降雨对水循环过程的影响等。
[0003]雨强空间分布的均匀性是评价人工降雨系统的关键指标之一。传统的人工降雨装置中，其单个喷头控制范围内的雨强分布不均匀，并且为覆盖一定区域需要设置较多的降雨喷头，且多喷头的组合方式对雨强分布有较大影响，而雨强空间分布不均匀会在水文实验中引入较大误差。因此，亟需一种降雨空间分布均匀的人工降雨系统。
【实用新型内容】
[0004]本公开提出了一种能实现降雨空间分布均匀的人工降雨系统，且该人工降雨系统所需的喷头数量较少。
[0005]根据本公开提出了一种人工降雨系统，该人工降雨系统包括:支架；降雨喷管，所述降雨喷管可移动地安装在支架上;牵引装置，所述牵引装置的牵引端连接至所述降雨喷管，所述牵引装置被设置为在人工降雨期间牵引所述降雨喷管在预定移动区域内匀速地往复移动;水栗，所述水栗连通至所述降雨喷管以将水注入所述降雨喷管。
[0006]本公开通过设置牵引装置在人工降雨期间牵引降雨喷管在一定范围内匀速地往复移动，从而可使得降雨在空间均匀分布，同时还可减少降雨喷管的数量、简化降雨喷管的布置复杂度并可节约成本。
[0007]所述人工降雨系统可以包括多个降雨喷管，所述多个降雨喷管可以彼此平行，在人工降雨期间，各个降雨喷管可以在各自的预定移动区域内匀速地往复移动。
[0008]在人工降雨期间，所述多个降雨喷管可以彼此间时刻保持相同的移动速度和移动方向。
[0009]所述多个降雨喷管各自的预定移动区域彼此间可以互不重叠且无缝衔接。
[0010]该人工降雨系统还可以包括设置在从所述水栗至所述降雨喷管的水流通路上的减压阀、水流调节阀和流量计，其中，三者中减压阀最靠近所述水栗的进水口，减压阀可消减水压波动。
[0011]所述降雨喷管可以被设置为向上喷水，使水滴靠重力自由下落形成降雨，从而可使得降水在空间上分布得更为均匀。
[0012]在一些实施方式中，所述降雨喷管可以包括降雨管，所述降雨管的顶部均匀设置有喷孔。
[0013]在另一些实施方式中，所述降雨喷管可以包括降雨管和均匀设置在降雨管顶部的多个喷头，所述喷头的喷孔方向可以向上。
[0014]所述牵引装置可以包括直线滑台和电机，电机可以连接至直线滑台并给直线滑台提供驱动力。
[0015]所述电机可以是步进电机。
[0016]本公开在其他方面的优点将在下文中详细描述。
【附图说明】
[0017]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0018]图1示出了根据本公开的一个实施例的人工降雨系统的示意图。
[0019]图2示出了根据本公开的一个具体应用示例得到的雨强空间分布标定结果。
[0020]图3(a)?图3(f)示出了根据本公开的一个具体应用示例得到的雨强时间分布标定结果。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0022]在本公开中，如无明确不同理解，牵引装置的“牵引端”指牵引装置用于连接被牵引的对象以给被牵引对象施加牵引力的一端。
[0023]图1示出了根据本公开的一个实施例的人工降雨系统的示意图。该人工降雨系统包括支架1、降雨喷管2、牵引装置3和水栗4。降雨喷管2可移动地安装在支架I上。牵引装置3的牵引端连接至降雨喷管2。牵引装置3被设置为在人工降雨期间牵引降雨喷管2在预定移动区域内匀速地往复运动。水栗4连通至降雨喷管2以将水注入降雨喷管2。
[0024]在上述实施例中，通过设置牵引装置3在人工降雨期间牵引降雨喷管2在预定范围内匀速地往复移动，从而可使得降雨在空间均匀分布，同时还可减少降雨喷管的数量、简化降雨喷管的布置复杂度并可节约成本。
[0025]该人工降雨系统可以包括多个降雨喷管2。这些降雨喷管2可以彼此平行。在人工降雨期间，各个降雨喷管2可以在各自的预定移动区域内匀速地往复移动。多个降雨喷管2各自所负责的预定移动区域可以是互不重叠并且无缝衔接的。在人工降雨期间，多个降雨喷管2彼此间可以时刻保持相同的移动速度和移动方向。
[0026]可选地，多个降雨喷管2可以是联动的。在这种情况下，牵引装置2的牵引端可仅连接至多个降雨喷管2中的部分降雨喷管，例如，仅连接至其中一个降雨喷管，以简化结构设计并节约成本。
[0027]可以在从水栗4至降水喷管2的水流管路上设置水流调节阀7和流量计8。水流调节阀7可调节由水栗4提供给降雨喷管2的水流大小。流量计8可提供当前流量大小信息。利用水流调节阀7并结合流量计8可以将供水量控制在期望值。水流调节阀7和流量计8的安装位置可以互换。
[0028]发明人从大量水文实验中总结发现，水栗4的输出往往是不稳定的，这会导致人工降雨在时间上存在不均匀性，从而损害实验结果的可靠性。因此，在根据本公开的一些实施方式中，可在该水流管路上在水流调节阀7和流量计8之前(即更靠近水栗的进水口)设置减压阀9，以消减水压波动使得水压平稳。
[0029]根据本公开，可考虑将降雨喷管2设置为向上喷水，水滴靠重力自由下落形成降雨，以进一步提高降雨的空间均匀性。发明人通过深入研究发现在将降雨喷管2设置为向上喷水所得到的降雨的空间均匀性优于传统的下喷式或者侧喷式喷头。在一些实施方式中，可采用顶部均匀设置有喷孔的降雨管作为降雨喷管4，水可通过该喷孔被直接喷出；在另一些实施方式中，可采用降雨管和附加的多个喷头来实现降雨喷管4，该多个喷头可均匀设置(例如通过降雨管顶部的喷头安装孔)在该降雨管的顶部并且喷头的喷孔方向向上。本领域技术人员也可根据需要采用其他任意适用的可向上喷水的降雨喷管结构。
[0030]牵引装置3可包括直线滑台和电机。电机可连接至直线滑台并给直线滑台提供驱动力。该直线滑台的自由端可作为牵引装置3的牵引端。该电机可以是步进电机。此外，本领域技术人员也可根据需要采用任意其他类型的适用的牵引装置。
[0031]水栗4可以是潜水栗，潜水栗有利于提供较为稳定的供水量。
[0032]应用示例
[0033]为便于理解本公开实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本公开，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本公开。
[0034]该示例性人工降雨系统为便携式人工降雨系统，其可覆盖的降雨区面积约为2m2，长约1.7m，宽约1.2m。该便携式人工降雨系统适用的雨强范围为30mm/h?500mm/h。
[0035]该便携式人工降雨系统的支架I可以由多个便于拆卸和组装的不锈钢支杆组成。组装完成的支架I可包括4个支腿和上、下两个方形水平框架。降雨喷管2可移动地安装在上水平框架上。
[0036]该便携式人工降雨系统可包括3个彼此并行且联动的降雨喷管2。每个降雨喷管2均可包括一根降雨管和均匀设置在该降雨管顶部的多个喷头，每个喷头的喷孔方向向上，每个喷孔的直径为约Immj个降雨喷管2的第一端均连接至同一个空心连接管，其第二端均连接至另一个空心连接管，这可实现3个降雨喷管2的联动和水路连通。相邻降雨喷管2间的间距可以为约40cm。两个空心连接管可分别通过相应的滑动轨道安装至上水平框架上彼此平行的两个边杆上。
[0037]该便携式人工降雨系统的牵引装置3可包括由步进电机和直线滑台组成的步进电机滑台，其牵引端可连接至3个降雨喷管2中位于中间位置的降雨喷管。牵引装置3可被配置为在人工降雨期间牵引降雨喷管2匀速地往复运动。每个降雨喷管2可负责宽约40cm的预定移动区域，不同降雨喷管2所负责的区域彼此互不重叠且无缝衔接。由于降雨喷管2是匀速移动的，因此其在降雨区内各处停留的时间相等，可保证雨强空间分布的均匀性。
[0038]水栗4可从供水箱中抽水并将水注入降雨喷管2中。该便携式人工降雨系统中所选用的水栗4可以为直流潜水栗，其额定电压为12V，功率恒定为120w，扬程可达5m，最大流量为1.5t/h。
[0039]减压阀5、水流调节阀6和流量计7依次设置在从水栗4至降雨喷管2的水流管路上。减压阀5可消减水压波动。结合水流调节阀6和流量计7可控制供水量。该便携式人工降雨系统中所选用的水流调节阀6可以为旋转式截止阀，所选用的流量计7可以为玻璃转子流量计，其量程可以为I OOL/h?I OOOL/h，分度值可以为20L/h。
[0040]可将上述便携式人工降雨系统架设在需要降雨的位置，其中降雨喷管2可位于需降雨区域的正上方。可在对该便携式人工降雨系统进行调试后对其进行标定和验证。
[0041 ]具体地，可在该长约1.7m、宽约1.2m的降雨区内按照5x4的排布方式布置20个小桶，以收集不通子区域的降雨。在降雨结束后，可称量各桶中的水量，来定量雨强的空间分布，其标定结果如图2所示。图2中横坐标表示各个小桶的位置(行号-列号)，纵坐标表示标准化后的降雨强度。从图2中可以看出，该便携式人工降雨系统的雨强空间分布较为均匀，波动范围小于10%。
[0042]此外，还可收集并测量在不同时间整个降雨区内的降雨总量，来衡量雨强的时间均匀性，其标定结果如图3所示。图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)、图3(e)和图3(f)中示出了在不同雨强条件下统计得到的雨强随时间变化的情况，可以看出，该便携式人工降雨系统的雨强时间分布较为均匀，波动范围小于10%。
[0043]以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1.一种人工降雨系统，其特征在于，该人工降雨系统包括: 支架； 降雨喷管，所述降雨喷管可移动地安装在支架上； 牵引装置，所述牵引装置的牵引端连接至所述降雨喷管，所述牵引装置被设置为在人工降雨期间牵引所述降雨喷管在预定移动区域内匀速地往复移动； 水栗，所述水栗连通至所述降雨喷管以将水注入所述降雨喷管。2.根据权利要求1所述的人工降雨系统，其特征在于，所述人工降雨系统包括多个降雨喷管，所述多个降雨喷管彼此平行，在人工降雨期间，各个降雨喷管在各自的预定移动区域内匀速地往复移动。3.根据权利要求2所述的人工降雨系统，其特征在于，在人工降雨期间，所述多个降雨喷管彼此间时刻保持相同的移动速度和移动方向。4.根据权利要求2所述的人工降雨系统，其特征在于，所述多个降雨喷管各自的预定移动区域彼此间互不重叠且无缝衔接。5.根据权利要求1所述的人工降雨系统，其特征在于，该人工降雨系统还包括设置在从所述水栗至所述降雨喷管的水流通路上的减压阀、水流调节阀和流量计，其中，三者中减压阀最靠近所述水栗的进水口。6.根据权利要求1所述的人工降雨系统，其特征在于，所述降雨喷管被设置为向上喷水。7.根据权利要求6所述的人工降雨系统，其特征在于，所述降雨喷管包括降雨管，所述降雨管的顶部均匀设置有喷孔。8.根据权利要求6所述的人工降雨系统，其特征在于，所述降雨喷管包括降雨管和均匀设置在降雨管顶部的多个喷头，所述喷头的喷孔方向向上。9.根据权利要求1所述的人工降雨系统，其特征在于，所述牵引装置包括直线滑台和电机，电机连接至直线滑台并给直线滑台提供驱动力。10.根据权利要求9所述的人工降雨系统，其特征在于，所述电机是步进电机。
【文档编号】A01G15/00GK205546762SQ201521130096
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】杨默远, 王中根, 李军, 刘昌明, 乔云峰, 王恺文, 程娅珊
【申请人】中国科学院地理科学与资源研究所