一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置

1.本发明涉及人工降雨试验技术领域，具体为一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置。


背景技术：

2.目前，在海绵城市的研究中，需要采用设计的人工降雨模拟装置来模拟自然降雨，尤其是大雨或暴雨，以研究在各种降雨条件下各研究对象对雨水“渗、滞、蓄、净、用、排”的能力。现有简易的模拟模拟降雨装置，虽然可以对雨天环境做近似的模拟，但是存在水压不稳定、无法真实还原自然降雨情况的缺点，如果模拟降雨不逼真，试验将达不到预期的效果。现有精密的模拟降雨装置，采用电子元件和计算机控制，虽然降雨效果逼真，但是一套设备价格过于昂贵，安装过程也十分繁琐，耗力耗财。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
4.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置，包括接外部水源的供水箱、由所述供水箱供给水源的输水罐以及接收所述输水罐送来的水源的降雨管，所述降雨管盘绕形成若干降雨单元，每个降雨单元均具有供水排出的若干小孔；所述供水箱具有多个不同口径的出水口，所述输水罐具有多个不同口径的入水口，每个出水口均设有阀门，所述供水箱出水口与所述输水罐对应的入水口通过管道连接。
5.进一步，还包括支架，所述支架沿高度方向设置有多层搁置板，所述供水箱和所述输水罐均设在所述搁置板上，且所述供水箱位于所述输水罐的上方。
6.进一步，所述供水箱上设有磁翻板液位计。
7.进一步，所述输水罐通过转子流量计与所述降雨管连通，所述转子流量计位于输水罐下方的搁置板。
8.进一步，所述输水罐的出水口与所述转子流量计的下入口连接，所述转子流量计的上出口与所述降雨管一端的入水口连接。
9.进一步，所述输水罐也设置有多个不同孔径的出水口，每个出水口均设有阀门。
10.进一步，所述输水罐的多个出水口通过ppr变头和ppr三通管合并成一个出水口。
11.进一步，所述降雨管挂设在降雨管网架上。
12.进一步，所述供水箱和所述输水罐均具有进气口。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1、通过“供水箱” “输水罐”联合出水的方式为降雨管输水，降雨过程中可在无需人工干预的情况下实现降雨强度先增大后减小的效果，尤其是对暴雨的模拟效果好，且降雨量曲线平滑，与“芝加哥雨型”降雨曲线相似，适用于海绵城市相关研究的模拟降雨试验。
本装置没有复杂的电子和机械元件，结构简单、方便拆卸和安装、成本较低。
15.2、本装置的供水箱设置有磁翻板液位计和多个不同孔径的出水口，与之对应的是输水罐的多个不同孔径的入水口，另外输水罐也可以设置有多个不同孔径的出水口，通过实验设计的降雨历时、平均降雨强度和最大降雨强度，通过磁翻板液位计可以监控供水箱内的储水量，方便工作人员通过该监控的数值计算可以选择最合适孔径的出水口，以达到实验设计的降雨效果。设置多个出水口相比控制阀门的优点是：此种方法通过计算或者预试验，即可选定合适的出水口，由于选定后就不再变动，使得出水大小是固定不变的，如此通过选择不同的孔径即可实现定量精准控制降雨条件，而人为操作控制阀门的开度总是会存在误差，无法达到精准控制的效果。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的结构示意图；
17.图2为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的供水箱的结构示意图；
18.图3为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的输水罐的结构示意图；
19.图4a为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的降雨管的结构示意图；
20.图4b为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的降雨单元的结构示意图；
21.图5为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的实施例1降雨过程图；
22.图6为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的实施例2降雨过程图；
23.图7为本发明实施例提供的一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置的实施例3降雨过程图；
24.附图标记中：1-供水箱入水口；2-供水箱入水口阀门；3-磁翻板液位计；4-供水箱进气口；5-供水箱；6-供水箱出水口；7-供水箱出水口阀门；8-输水罐进气口；9-输水罐；10-输水罐入水口；11-输水罐出水口；12-输水罐出水口阀门；13-三层支架；14-转子流量计；15-降雨管网架；16-降雨管；17-降雨单元。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1、图2、图3、图4a、图4b，本发明实施例提供一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨装置，包括接外部水源的供水箱5、由所述供水箱5供给水源的输水罐9
以及接收所述输水罐9送来的水源的降雨管16，所述降雨管16盘绕形成若干降雨单元17，每个降雨单元17均具有供水排出的若干小孔；所述供水箱5具有多个不同孔径的出水口，所述输水罐9具有多个不同孔径的入水口，每个出水口均设有阀门。在本实施例中，本装置的供水箱5设置多个不同孔径的出水口，与之对应的是输水罐9的多个不同孔径的入水口，另外输水罐9也可以设置有多个不同孔径的出水口，通过实验设计的降雨历时、平均降雨强度和最大降雨强度，通过磁翻板液位计3可以监控供水箱内的储水量，方便工作人员通过该监控的数值计算可以选择最合适孔径的出水口，以达到实验设计的降雨效果。设置多个出水口相比控制阀门的优点是：此种方法通过计算或者预试验，即可选定合适的出水口，由于选定后就不再变动，使得出水大小是固定不变的，如此通过选择不同的孔径即可实现定量精准控制降雨条件，而人为操作控制阀门的开度总是会存在误差，无法达到精准控制的效果。
27.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2、图3、图4a、图4b，本装置还包括支架，所述支架沿高度方向设置有多层搁置板，所述供水箱5和所述输水罐9均设在所述搁置板上，且所述供水箱5位于所述输水罐9的上方。所述供水箱5上设有磁翻板液位计3。所述输水罐9通过转子流量计14与所述降雨管16连通，所述转子流量计14位于输水罐9下方的搁置板。所述输水罐9的出水口与所述转子流量计14的下入口连接，所述转子流量计14的上出口与所述降雨管16一端的入水口连接。所述输水罐9也设有多个不同孔径的出水口，所述输水罐设置有阀门的出水口通过ppr变头和ppr三通管合并成一个出水口。所述降雨管16挂设在降雨管网架15上。所述供水箱5和所述输水罐9均具有进气口。
28.具体地：
29.请参阅图1，本装置整体包括供水箱5、磁翻板液位计3、输水罐9、三层支架13、转子流量计14、降雨管16、降雨管网架15以及连接各装置的管线和控制阀门。
30.请参阅图2，本装置的供水箱5包括1个入水口，和4个不同孔径的出水口，出水口孔径分别为12mm、15mm、20mm、25mm。供水箱5入水口1直接与自来水管线相连接，并设置有供水箱入水口阀门2，4个不同孔径的出水口分别与对应的输水罐入水口10连接，并在出水口个设置有供水箱出水口阀门7。供水箱5外部还安装有磁翻板液位计3，磁翻板液位计3的型号和尺寸需根据供水箱5实际高度而定。连通的所述供水箱5的出水口与所述输水罐9的入水口的口径相同。
31.请参阅图3，本装置的输水罐9包括4个不同孔径的入水口，入水口孔径分别为12mm、15mm、20mm、25mm；和2个不同孔径的出水口，出水口孔径分别为12mm、15mm，出水口设置有输水罐出水口阀门12，并通过ppr变头和ppr三通管连接两个出水口。连接好的出水口与转子流量计14下入水口用塑胶软管连接，若输水罐出水口11与转子流量计14下入水口孔径不一致，需要用ppr变头调整出水口尺寸，以方便塑胶软管连接。
32.通过供水箱5磁翻板液位计3可计算出供水箱5内水的体积，通过供水箱5的4个不同孔径的出水口和输水管2个不同孔径的出水口的组合，可以实现不同降雨条件的降雨模拟试验。
33.在水箱的顶部设有供水箱进气口4，在罐体的顶部设有输水罐进气口8。
34.请参阅图4，本装置降雨管16为矩形阵列的形式，降雨孔的孔径为1.0mm，降雨孔的间距为25mm，降雨管16通过塑料扎带绑扎的方式挂设在降雨管网架15上。降雨管16一端的入水口与转子流量计14上出水口用塑胶软管连接，若降雨管16入水口与转子流量计14上出
水口孔径不一致，需要用ppr变头调整入水口尺寸，以方便塑胶软管连接。
35.降雨管16和降雨网架的实际尺寸，需根据试验场地和试验要求确定。
36.请参阅图1，供水箱5安装在三层支架13的第三层搁置板，输水罐9安装在三层支架13的第二层搁置板，转子流量计14安装在所述三层支架13的第一层搁置板；供水箱5入水口1与自来水管连接，供水箱出水口6与输水罐入水口10连接，输水罐出水口11与转子流量计14下入口连接，转子流量计14上出口与降雨管16一端的入水口连接，降雨管16挂设在降雨管网架15上。进行模拟降雨试验时，先设计试验的参数(如：降雨历时、平均降雨强度、最大降雨强度)，然后打开供水箱入水口阀门2，观察磁翻板液位计3高度当供水箱5内水位到达计算的目标水位(目标水位＝总降雨强度/供水箱5底面积)后关闭供水箱入水口阀门2，选择最合适的供水箱出水口6孔径和输水罐出水口11孔径(各降雨条件最佳出水口孔径可通过计算和预试验得到)，打开其阀门，模拟降雨开始。
37.作为一个优选实施例，供水箱5底面半径为0.6m，高1.2m；输水罐9底面半径0.5m，高1.5m；降雨管16尺寸为3
×
5m2；降雨管网架15高1.6m；选用1.5m磁翻板液位计3和lzb-40转子流量计14。
38.一种用于海绵城市模拟降雨试验的简易模拟降雨方法，包括如下步骤：
39.步骤一：连接ppr降雨管，并按照预先设计的孔径和间距，钻取降雨孔。搭设降雨网架和三层支架，降雨网架和三层支架不应距离太远，将降雨管通过塑料扎带绑扎的方式挂设在降雨网架的下方，绑扎过程中扎带应避开降雨孔，以免造成堵孔；
40.步骤二：将转子流量计放置在三层支架第一层搁置板、将输水罐放置在三层支架第二层搁置板、将供水箱放置在三层支架第三层搁置板，每一层的装置应放置在三层支架预留的孔洞的附近，然后依次连接各个装置：其中如果供水箱的出水口与流量计的下入水口、流量计的上出水口与降雨管的入水口孔径不一致，需用ppr变头将供水箱的出水口和降雨管的入水口孔径调整到与转子流量计孔径一致，再用塑胶软管连接；
41.步骤三：确定试验降雨量和降雨历时以及最大降雨强度，打开供水箱入水口阀门，关闭供水箱出水口所有阀门，当供水箱内的水到达指定水位即设计降雨量后，关闭入水口阀门，根据降雨历时、平均降雨强度和最大降雨强度，选择最合适孔径的供水箱出水口和输水罐出水口，打开该供水箱出水口阀门和输水罐出水口阀门，开始降雨。
42.以下为具体实施例：
43.实施例1：请参阅图5，供水箱5储水高度0.63m；供水箱出水口6孔径：15mm；输水罐出水口11孔径：12mm。
44.实施例2：请参阅图6，供水箱储水高度0.79m；供水箱出水口孔径：15mm；输水罐出水口孔径12mm。
45.实施例3：请参阅图7，供水箱储水高度0.92m；供水箱出水口孔径：20mm；输水罐出水口孔径12mm。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。