专利名称：一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法
技术领域：
本发明属于水利水电工程领域，涉及一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法。
背景技术：
泄洪雾化现象是伴随高坝建设而出现的高速水流问题，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。大坝泄洪雾化影响预报方法研究是当前亟待解决的技术难题。目前泄洪雾化影响研究主要采用原型观测、数学模型、水工模型和理论探讨相结合的方法，其中原型观测方法和水工模型试验是研究泄洪雾化问题的主要手段。泄洪雾化引起的降雨现象不同于自然降雨现象，水电工程泄水建筑物泄洪时，下 泄水流一般呈现急流或挑射流状态，受建筑物的壁面和周围空气的影响，水流内部产生紊动,射流水股表面产生波纹,并掺气、扩散,导致部分水体失稳、脱离水流主体,碎裂成水滴，其中大粒径水滴降落形成雨(抛洒降雨)，小粒径水滴漂浮在空中成为雾。然后，掺气射流落入下游河床内，与下游水体相互碰撞，产生喷溅，飞溅出的水体受到重力、空气阻力和坝后风速场的影响，不断扩散、飘逸形成雾流，雾流向四周逐渐扩展变淡，降雨强度随之减小。泄洪雾化影响范围主要集中在水电站下游局部区域，特大强度的雨区雨强大大超过自然降雨的暴雨级强度，且雨强分布变化较大，受坝后风速场作用，降雨雨滴方向没有规律，这也有别于自然降雨现象。因此，如何测定泄洪雾化强度是泄洪雾化现象研究过程中遇到的主要技术瓶颈，也是决定影响范围及强度分布测量精度的制约因素。鉴于泄洪雾化降雨与自然天气降雨物理特性区别，测量方法上也大有区别首先是降雨雨强远远大于自然降雨，需要测量仪器的量程大；其次是需要测量二维或三维的降雨方向，对于泄洪雾化理论的基础研究具有重要意义。目前泄洪雾化降雨测得的最大雨强达5000mm/h，模型预计最大雨强达80000 90000mm/h，甚至更大。而常规气象上的短时间雨强，超过1000 2000mm/h已极罕见。目前气象部门所常用的测雨仪器，量程较小且只有一个集雨筒，如使用其测量大雨强的水电站原型泄洪雾化降雨，量程不足、数据不够准确且不能测量降雨方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在缺点，提出一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，简单实用，可以通过改变量水筒大小和测量时间的方法调整量程大小，并且可测量降雨方向。本发明解决以上技术问题的技术方案是
一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，在每个测点同时采用2个或3个集雨筒收集雾化降雨，相邻集雨筒进口形状及大小完全相同并且进口平面在空间上相互垂直，将集雨筒收集到的雨水通过设置在集雨筒底部的独立的导流管分别汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，单个方向上的降雨强度根据单位时间内相量水筒中水位的变化或者重量的变化计算，所测的降雨强度通过矢量合成，计算得到相应的总雾化降雨强度以及二维或三维的降雨方向。本发明进一步限定的技术方案是
前述的水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，在每个测点同时采用2个集雨筒收集雾化降雨，两个集雨筒的进口形状为圆形，大小和形状完全相同，并且进口圆形平面分别与二维直角坐标系的两个轴垂直，第一集雨筒为直筒状，第二集雨筒由水平筒和竖直筒组成向下弯曲的倒L状，两个集雨筒分别收集沿二维直角坐标系的两个轴方向上的雾化降雨，将收集到的雨水通过集雨筒底部的导流管汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，并通过以下公式计算总雾化降雨强度
设定集雨筒进口面积为+ββ
，量水筒横截面面积为，经过Ih后量水筒水位升高值为Bmm，则相应的雾化降雨强度计算公式为
权利要求
1.一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，其特征在于在每个测点同时采用2个或3个集雨筒收集雾化降雨，所述相邻集雨筒进口形状及大小完全相同并且进口平面在空间上相互垂直，将所述集雨筒收集到的雨水通过设置在集雨筒底部的独立的导流管分别汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，单个方向上的降雨强度根据单位时间内相量水筒中水位的变化或者重量的变化计算，所测的降雨强度通过矢量合成，计算得到相应的总雾化降雨强度以及二维或三维的降雨方向。
2.如权利要求I所述的水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，其特征在于在每个测点同时采用2个集雨筒收集雾化降雨，所述两个集雨筒的进口形状为圆形，大小和形状完全相同，并且进口圆形平面分别与二维直角坐标系的两个轴垂直，第一集雨筒为直筒状，第二集雨筒由水平筒和竖直筒组成向下弯曲的倒L状，两个集雨筒分别收集沿二维直角坐标系的两个轴方向上的雾化降雨，将收集到的雨水通过集雨筒底部的导流管汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，并通过以下公式计算总雾化降雨强度 设定集雨筒进口面积为，量水筒横截面面积为為MW，经过Ih后量水筒水位升高值为Bmm，则相应的雾化降雨强度计算公式为
3.如权利要求I所述的水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，其特征在于在每个测点同时采用3个集雨筒收集雾化降雨，所述三个集雨筒的进口形状为圆形，大小和形状完全相同，并且进口圆形平面分别与三维直角坐标系的三个轴垂直，第一集雨筒由水平筒和竖直筒组成向下弯曲的倒L状，第二集雨筒为直筒状，第三集雨筒由水平筒和竖直筒组成向下弯曲的倒L状，三个集雨筒分别收集沿三维直角坐标系的三个轴方向上的雾化降雨，将收集到的雨水通过集雨筒底部的导流管汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，并通过以下公式计算总雾化降雨强度 设定集雨筒进口面积为，量水筒横截面面积为為MW，经过Ih后量水筒水位升高值为Bmm，则相应的雾化降雨强度计算公式为 记相同时间内第一集雨筒、第二集雨筒和第三集雨筒的雾化降雨强度分别为％、%和％，总雾化降雨强度JtZft计算公式为
全文摘要
本发明属于水利水电工程领域，涉及一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法，采用2个或者3个集雨筒进口形状完全相同并且进口平面在空间上相互垂直的集雨筒收集雾化降雨，并将收集到的雨水通过独立的导流管分别汇集至相应的量水筒中测量降雨强度，所测的降雨强度通过矢量合成，可计算得到相应的总雾化降雨强度以及降雨方向。本发明可用于水电工程雾化降雨的模型和原型观测，所测得雨强资料规律性较好，精度教高，大大推进了泄洪雾化机理的研究，提高了水电站工程雾化预报准确性，为泄洪雾灾害的防治防治提供了可靠的保障。
文档编号G01W1/14GK102841390SQ20121032716
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者吴时强, 周辉, 陈惠玲, 吴修锋, 周杰, 阮仕平 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院