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人工模拟降雨大厅主要研究降雨对城市系统的影响城市暴雨内涝灾害及其产生原因和对策&&&暴雨是指降水强度很大的雨，常在积雨云中形成。中国气象局规定，每小时降雨量16毫米以上，或连续12小时降雨量30毫米以上，24小时降水量为50毫米或以上的雨，称为“暴雨”。住房和城乡建设部2011年对全国351座城市的调研表明，年的3年间，全国有62%的城市发生过暴雨内涝，发生3次以上暴雨内涝的城市有137座。城市暴雨内涝灾害直接影响了城市运行，居民的生活和生产，造成了很大的经济损失，甚至人员伤亡，已经到了不能不正视，不能不做长远打算，采取减轻对策的时候了。城市暴雨内涝灾害产生原因随着人口的快速增长和快速城镇化，城市暴雨内涝已经成为世界上许多国家和地区面临的共同问题，对生活生活和经济产生严重的影响，我国城市连遭暴雨袭击，且有越来越频繁和严重的趋势。通过分析，其产生的原因可归纳如下：一是气候变化引发的水循环，导致极端气候事件频发。由于城市人口密度增加，产生人为排热，加上空气污染和热岛效应，又导致水循环的进一步改变，从而引起城市微气候的改变。城区大量空气污染促使凝结核的增加，致使降雨量增加。城市热岛效应使预城区降雨量减少，城区降雨量大大增加。这些因素都会造成城市暴雨大大增加。这些因素都会造成城区暴雨更为频繁，强烈，而且不确定性增加。更难以预测和预报。沿海城市地势平坦，如暴雨时恰逢外河道发生高水（潮）位时，会影响到城市排水能力，内河水无法外排。同时，为保护汛***等设施安全，防止河水蔓延，防汛泵站厅泵，从而造成暴雨积水，特别是遭遇风，暴，潮“三碰头”时，情势更加严峻。二是城市发展和建设引发的地面自然滞，降低，很多低洼地段和小型水体，如水塘，水池和水沟被填没，上面盖起了房子原有的大量透水地面，如绿地，田园等。变成了用混凝土，砌体或者沥青铺设的，硬质的，不透水地面或者路面。如北京市不透水地面面积占到总体面积的比重，从1959年的61%，增加到2000年的77%和2005年的86%，很多城市住宅小区，在整个用地范围里，地下全部用来停车，基地保水难以保障。城市建成区面积不断扩大，绿地面积则在减少。如北京市2005年建成区面积为1210平方公里，比1973年增加6.58倍，而1983年到1985年，北京城区的绿地面积则减少了16.4%，这样，雨水自然流动模式就会大大改变，从而造成土壤水分蒸发蒸腾损失总量（即通过蒸发作用，从土地，水体表面以及&叶片蒸腾释放到空气中的水分）降低，径流系数和洪峰流量提供，排水系统内雨水流经时间缩短。从而导致渗透低和洪水风险高。&&三是排水管渠等防涝设施的排水能力不足。四是人为因素&&因此在野外引入人工模拟降雨大厅，通过人工模拟降雨大厅的数据及其他信息的研究对城市规划和设计做出预测信息,人工模拟降雨大厅在研究土壤侵蚀过程、水土流失规律及其水土保持措施和效益等方面，有效地使用人工模拟降雨大厅来进行降雨试验，是一种较理想的降雨方法，它不受时间和空间的限制模拟天然降雨，既能节约大量的人力和物力，又能在短时期内重复试验，缩短试验研究周期。人工模拟降雨大厅在黄土高原土壤保持实验室中的应用，黄土高原50年来的林草建设收效甚微的一个重要原因是植被建设违背了自然规律。今后的退耕还林还草过程中的林草建设必须坚持在气候生物带规律指导下的“适地适水”原则。受土壤水分差异性的制约,黄土高原林草建设植物群种在不同的地带,即使同一个地带的不同地貌部位的适应性和生长量都不相同。今后半湿润地区的森林覆盖度可达到30%,甚至更高一些;半湿润至半干旱过渡区森林&(乔木林)覆盖度不会超过20%,半干旱地区就更低了。与此&相关的生态和经济效益,半湿润地区不仅有明显的生态效益,还有一定的经济效益。此带北部的黄土高原的林草建设也将会有明显的生态效益,但除经济林和人工草地外的林草的经济效益不要寄予过高的希望。目前各种不同规模的人工模拟降雨大厅在许多国家中先后建立起来。除目前广泛应用的美国普渡大学国家土壤侵蚀实验室基于L.&D.&Meyer1958.年提出的采用摆动式喷头的人工模拟降雨大厅具有代表性的人工模拟降雨大厅可分作如下几种英国伊利诺斯大学土木工程系的WES人工模拟降雨大厅日本科学技术厅国立预灾科学技术中心的人工模拟降雨大厅中国科学院一水利部西北水土持保研究所建立土壤侵蚀人工模拟降雨大厅人工模拟降雨大厅能完成模拟不同参数的降雨、不同地表覆盖、不同地下管网分布人工模拟降雨的实验适合做水土流失实验及渗透、土壤水分运移、植物生态、土木工程等领域相关科研实验工作1、人工模拟降雨大厅实验抗风能力强：由于采用带压力垂直下喷式模拟降雨，与低能量较大，既有较强的抗风能力，又可接近自然降雨能量。（一般人工模拟降雨大厅刮风对降雨均匀大影响极大，甚至模拟降雨失败）2、人工模拟降雨大厅便携性好，适合野外移动降雨：该设备采用个功能完备的小模块，通过快速连接部件，手工很快即可装配完成，野外试验很好携带，适应各种野外不同地形条件：人工模拟降雨大厅动力系统，人工模拟降雨大厅硬件系统，人工模拟降雨大厅软件系统。3、人工模拟降雨大厅先进：该人工模拟降雨大厅首先采用自动测控系统在人工模拟降雨大厅上，可现场实时在线显示存储模拟降雨的动态变化及曲线，即对现场降雨测量结果有直接参考意义，又便于很快调节雨强至实验模拟降雨要求值（如无此功能，降雨前的降雨率定、调节、验证很费精力，时间）。降雨时间机管路选择可自动进行。人工模拟降雨大厅采用闭环控制法，即就是在降雨区所布设的雨量计可以实时监测降雨强度的大小，并将数据传输至控制台，与设定的雨强值进行逼近式对比分析，再通过自动调节流量调节阀、调压阀等组件，改变供水水压及流量，从而更方便准确地模拟不同雨强的自然降雨。这种变步长无限逼近设定值的控制方法，既可排除系统率定误差、管路、喷头偶然因素对降雨影响，又可很好的消除水滞后惯性波动，使雨强调控更平稳、快速。人工模拟降雨大厅设备在降雨区顶部布设有许多模拟喷头供水管路。模拟降雨前后，当供水管路内的水压未达到喷头起喷压力时，会形成较大水滴落下，破坏地面实验模型；降雨停止水泵关闭时，也会形成无效降雨。为此需要在模拟降雨下喷区加装自动遮雨槽系统，收集降雨前后管路低压滴水。该系统采用万向连结传动，带动遮雨槽在遮雨位（喷头下方）与降雨位（喷头外侧方）平行滑动，自动控制收集无效雨。遮雨槽启闭时间小于3秒，漏雨率小于3%。人工模拟降雨大厅技术指标如下：1）、有效降雨面积：4×9m（36）平米2）、降雨高度：2.1m（降雨喷嘴至实验平台高度）3）、雨强连续变化范围：20-150mm/h4）、降雨均匀度系数：&大于0.865）、雨滴大小调控范围：1.7～2.8mm6）、降雨调节精度：7mm/h关键字：人工模拟降雨系统|便携式人工模拟降雨器|人工模拟降雨大厅
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人工模拟降雨系统
一．人工模拟降雨系统开发背景：
暴雨是指降水强度很大的雨，常在积雨云中形成。中国气象局规定，每小时降雨量16毫米以上，或连续12小时降雨量30毫米以上，24小时降水量为50毫米或以上的雨，称为“暴雨”。住房和城乡建设部2011年对全国351座城市的调研表明，年的3年间，全国有62%的城市发生过暴雨内涝，发生3次以上暴雨内涝的城市有137座。城市暴雨内涝灾害直接影响了城市运行，居民的生活和生产，造成了很大的经济损失，甚至人员伤亡，已经到了不能不正视，不能不做长远打算，采取减轻对策的时候了。
城市暴雨内涝灾害产生原因
随着人口的快速增长和快速城镇化，城市暴雨内涝已经成为世界上许多国家和地区面临的共同问题，对生活生活和经济产生严重的影响，我国城市连遭暴雨袭击，且有越来越频繁和严重的趋势。通过分析，其产生的原因可归纳如下：
1.气候变化引发的水循环，导致极端气候事件频发。由于城市人口密度增加，产生人为排热，加上空气污染和热岛效应，又导致水循环的进一步改变，从而引起城市微气候的改变。城区大量空气污染促使凝结核的增加，致使降雨量增加。城市热岛效应使预城区降雨量减少，城区降雨量大大增加。这些因素都会造成城市暴雨大大增加。这些因素都会造成城区暴雨更为频繁，强烈，而且不确定性增加。更难以预测和预报。沿海城市地势平坦，如暴雨时恰逢外河道发生高水（潮）位时，会影响到城市排水能力，内河水无法外排。同时，为保护汛***等设施安全，防止河水蔓延，防汛泵站厅泵，从而造成暴雨积水，特别是遭遇风，暴，潮“三碰头”时，情势更加严峻。
2.城市发展和建设引发的地面自然滞，降低，
很多低洼地段和小型水体，如水塘，水池和水沟被填没，上面盖起了房子，原有的大量透水地面，如绿地，田园等。变成了用混凝土，砌体或者沥青铺设的，硬质的，不透水地面或者路面。如北京市不透水地面面积占到总体面积的比重，从1959年的61%，增加到2000年的77%和2005年的86%，很多城市住宅小区，在整个用地范围里，地下全部用来停车，基地保水难以保障。城市建成区面积不断扩大，绿地面积则在减少。如北京市2005年建成区面积为1210平方公里，比1973年增加6.58倍，而1983年到1985年，北京城区的绿地面积则减少了16.4%，这样，雨水自然流动模式就会大大改变，从而造成土壤水分蒸发蒸腾损失总量（即通过蒸发作用，从土地，水体表面以及 叶片蒸腾释放到空气中的水分）降低，径流系数和洪峰流量提供，排水系统内雨水流经时间缩短。从而导致渗透低和洪水风险高。
3.排水管渠等防涝设施的排水能力不足。
4.人为因素
因此在野外引入人工模拟降雨系统，通过人工模拟降雨系统的数据及其他信息的研究对城市规划和设计做出预测信息,人工模拟降雨系统在研究土壤侵蚀过程、水土流失规律及其水土保持措施和效益等方面，有效地使用人工模拟降雨系统来进行降雨试验，是一种较理想的降雨方法，它不受时间和空间的限制模拟天然降雨，既能节约大量的人力和物力，又能在短时期内重复试验，缩短试验研究周期。
二，人工模拟降雨系统的类型
目前各种不同规模的人工模拟降雨系统在许多国家中先后建立起来。除目前广泛应用的美国普渡大学国家土壤侵蚀实验室基于L. D. Meyer1958.年提出的采用摆动式喷头的人工模拟降雨系统具有代表性的人工模拟降雨系统可分作如下几种
英国伊利诺斯大学土木工程系的WES人工模拟降雨系统
日本科学技术厅国立预灾科学技术中心的人工模拟降雨系统
中国科学院一水利部西北水土持保研究所建立土壤侵蚀人工模拟降雨系统
三，人工模拟降雨系统的应用
人工模拟降雨系统在黄土高原土壤保持实验室中的应用，黄土高原50年来的林草建设收效甚微的一个重要原因是植被建设违背了自然规律。今后的退耕还林还草过程中的林草建设必须坚持在气候生物带规律指导下的“适地适水”原则。受土壤水分差异性的制约,黄土高原林草建设植物群种在不同的地带,即使同一个地带的不同地貌部位的适应性和生长量都不相同。今后半湿润地区的森林覆盖度可达到30%,甚至更高一些;半湿润至半干旱过渡区森林 (乔木林)覆盖度不会超过20%,半干旱地区就更低了。与此 相关的生态和经济效益,半湿润地区不仅有明显的生态效益,还有一定的经济效益。此带北部的黄土高原的林草建设也将会有明显的生态效益,但除经济林和人工草地外的林草的经济效益不要寄予过高的希望。
人工模拟降雨系统能完成模拟不同参数的降雨、不同地表覆盖、不同地下管网分布人工模拟降雨的实验适合做水土流失实验及渗透、土壤水分运移、植物生态、土木工程等领域相关科研实验工作
四，人工模拟降雨系统的特点
1、人工模拟降雨系统实验抗风能力强：由于采用带压力垂直下喷式模拟降雨，与低能量较大，既有较强的抗风能力，又可接近自然降雨能量。（一般人工模拟降雨系统刮风对降雨均匀大影响极大，甚至模拟降雨失败）
2、人工模拟降雨系统便携性好，适合野外移动降雨：该设备采用个功能完备的小模块，通过快速连接部件，手工很快即可装配完成，野外试验很好携带，适应各种野外不同地形条件：人工模拟降雨系统动力系统，人工模拟降雨系统硬件系统，人工模拟降雨系统软件系统。
3、人工模拟降雨系统先进：该人工模拟降雨系统首先采用自动测控系统在人工模拟降雨系统上，可现场实时在线显示存储模拟降雨的动态变化及曲线，即对现场降雨测量结果有直接参考意义，又便于很快调节雨强至实验模拟降雨要求值（如无此功能，降雨前的降雨率定、调节、验证很费精力，时间）。降雨时间机管路选择可自动进行。
五，人工模拟降雨系统技术指标如下：
1）、有效降雨面积：4×9m（36）平米
2）、降雨高度：2.1m（降雨喷嘴至实验平台高度）
3）、雨强连续变化范围：20-150mm/h
4）、降雨均匀度系数： 大于0.86
5）、雨滴大小调控范围：1.7～2.8mm
6）、降雨调节精度：7mm/h
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人工模拟降雨大厅
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单位注册资金单位注册资金人民币 100 万元以下。
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产品名称：人工模拟降雨大厅
产品型号：QYJY-503T
【产品简介】QYJY-503T型模拟降雨系统是专门为科研实验研制开发的一种喷射型人工模拟仿真降雨设备。该设备在充分吸纳借鉴当前国内外人工模拟降雨系统先进工艺基础上，结合现代新技术的发展趋势，大胆进行了技术创新。降雨采用先进的闭环自动控制技术和高端模拟降雨喷头，配备了高灵敏雨量计和多参量数据采集器，以终端实际降雨参数调节控制降雨过程，有效克服了从水源到喷头各个环节的损耗和阻力造成的误差，经过多次率定试验，所喷雨滴粒径、降雨动能与天然降雨十分接近。整个模拟降雨系统设计施工涉及机电一体化、给排水管道***、自动化控制、软件开发等不同专业，同时需要大量的零部件试验、调试、***搭接才能完全达到实验性能要求。该系统设备适用于室内需要人工模拟降雨并且控制降雨雨强和降雨时间的各种实验场合。
近年来，我公司先后给山东农业大学、水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学）、贵州省水土保持监测站、青岛莱西人工模拟降雨实验厅、长安大学水力学实验室以及中科院水利部水土保持研究所降雨厅、北京林业大学、中国水利水电科学研究院等设计***了此套设备，降雨面积为100-1400m²不等。所***的设备具有以下特点：
（一）控制系统更先进：
&&&&降雨控制系统采用闭环测控，以现场实际测量的雨量值与实验设定置之差变步长无限逼近设定值，这样既可排除系统率定误差、管路、喷头偶然因素对降雨影响，又可很好的消除水滞后惯性波动。逼近式控制算法使雨强调控平稳、快速。简而言之，就是在降雨区下部所布设的电子雨量计可以实时监测降雨强度的大小，其测定的数据传输至模拟降雨自动控制台，与设定的雨强进行逼近式对比分析，然后再自动调节流量调节阀、电子管路开关、调压阀等组件，调节出水量和回水量改变水压及喷头喷水强度，从而更方便准确地模拟不同自然降雨强度。&&
（二）供水管路布设更合理：
为确保整个降雨区中每个喷头处的管路供水流量最大可能一致，整个喷头给水系统采取管路流量均衡供水（几何中心供水）办法，即1个一级分水为左右两半部分，2个二级分水再通过分区电动开关阀/流量传感器，注入左右两部分的喷头供水管路中，且所配备的电动开关阀/流量传感器均可以独自工作也可以组合工作用以满足单个小区或多个小区的组合降雨需要。每个区均可在不同降雨状态下同时独立降雨、互不影响，又可以无暇缝的联动组合进行大面积模拟降雨。
（三）供水管道***更科学：
&&&&降雨管道所选用的是外镀锌镍合金给水钢塑管，它是以国标焊管（GB/T）为基材，经抛光处理，外镀锌镍合金内涂环氧树脂而成，是在给水内涂塑复合钢管的基础上发展起来的一种新型给水管。用锌镍合金镀层取代热镀锌层，及解决了水的二次污染问题，又使外防腐层的耐蚀性成倍提高，从而大幅度提高了给水管的整体使用寿命，既降低了成本，还提高了表面的装饰性。管道连接方式为：￠50（含50）以下为丝接，￠50以上为卡箍连接，这样方便以后检修。&
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（四）模拟降雨喷头性能更优良：
模拟降雨喷头性能有了更大改进。下喷式喷头的布置方式（如图一），一组喷头由四个（或三个）大小不一的喷头组成。
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侧喷式模拟喷头是一种由不同规格的挡水扳组成的人工模拟降雨喷头，其通过先向上喷射雨滴然后再自由落体的方式模拟自然降雨。
（五）自动遮雨槽效果更理想
固定式人工横拟降雨系统设备下喷区因顶部布设有较多喷头供水管道。每当降雨前后，当供水管道内的水压未达到喷头起喷压力时，会形成较大水滴落下，破坏地面实验模型。为此专门在下喷区加装自动遮雨槽系统，收集降雨前后管路低压滴水，通常称之为无效雨。该系统采用万向连结传动，带动遮雨槽在遮雨位（喷头下方）与降雨位（喷头外侧方）平行滑动，通过减速机及限位开关系统稳定可靠的运行于遮雨状态和降雨状态之间，遮雨启闭时间小于3秒，漏雨率小于3%。
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