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一种测定降雨雨滴打击影响坡面薄层流阻力的方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-08-01 15:55:53

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 刘恒 | 2024-08-01 15:55:53

本发明属于坡面薄层流检测技术领域,公开了一种测定降雨雨滴打击影响坡面薄层流阻力的方法,通过利用人工模拟降雨器模拟自然降雨;用激光降水探测仪分别测量有纱网和无纱网条件下的雨滴特征,计算降雨动能;利用定床水槽结合人工模拟降雨试验的方法产生坡面薄层水流;根据实际情况将纱网放置在距水槽床面30 50cm高度范围内,分别测定有纱网和无纱网试验处理下的水动力学参数,根据测定的数据计算最终结果。本发明为测量降雨雨滴打击影响坡面薄层水流阻力提供了新的方法,雨滴打击效果明显、操作简单且剔除了降雨量对基流的影响,可用于定量分析雨滴打击如何影响坡面薄层流阻力。

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种测定降雨雨滴打击影响坡面薄层流阻力的方法。本发明是这样实现的,一种测定降雨雨滴打击影响坡面薄层流阻力的方法包括:步骤一,利用人工模拟降雨器模拟自然降雨; 所述人工模拟降雨器模拟自然降雨时,雨滴到达水槽表面之前达到终点速度,模拟自然雨滴的大小和分布。步骤二,利用激光降水探测仪测量降雨区域的降雨雨滴特征,在相同的降雨条件下,将纱网覆盖在激光降水探测仪测量区域上方30‑50cm范围内,用激光降水探测仪分别测量有纱网和无纱网条件下的雨滴特征(至少测定十分钟),计算降雨动能;测量两种试验处理下的降雨雨滴特征是为了证明纱网消除雨滴打击作用的能力。降雨雨滴特征是指雨滴的大小分布和相应的雨滴速度以及总的雨滴数量。

目前:坡面薄层流是自然界中常见的一种特殊而复杂的浅层水流,常以坡面漫流的形式出现,是坡面水力侵蚀的主要动力,在对土壤侵蚀量预测方面起着重要的作用。以往研究降雨雨滴打击对坡面薄层流阻力主要是利用坡面上方放水结合人工模拟降雨试验的方法,通过在放水基流中增加降雨雨滴打击,从而实现对雨滴打击作用的研究。该方法的不足之处在于,通过放水产生的坡面薄层流会沿程累积降雨量,导致基流的水力学特征发生较大变化,而最终计算时无法剔除该因素,因此影响了雨滴打击作用的结果。由于上述研究技术的限制,人们无法准确掌握降雨雨滴打击作用对坡面薄层流阻力影响,导致难以对坡面薄层流的水动力学参数进行准确计算,也影响了与坡面薄层流相关的预测方程的构建。

通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有的测定降雨雨滴打击对坡面薄层流阻力的方法容易导致基流的水力学特征发生较大变化,无法准确掌握降雨雨滴打击作用对坡面薄层流阻力影响,导致难以对坡面薄层流的水动力学参数进行准确计算,也影响了与坡面薄层流相关的预测方程的构建。解决以上问题及缺陷的难度为:坡面薄层流由于水深较浅而极易受到降雨量的影响,但坡面上方放水产生的基流会增加水流深度,如何消除坡面流深度带来的影响,同时又能对比有、无雨滴打击作用下的坡面薄层流水力学特征变化,则是解决以上问题的难度所在。

西北农林科技大学地处中华农耕文明发祥地、国家级农业高新技术产业示范区——陕西杨凌,是教育部直属、国家“985工程”和“211工程”重点建设高校,首批入选国家“世界一流大学和一流学科”建设高校,2022年入选国家第二轮“双一流”建设高校,2个学科入选“双一流”建设学科。

本发明提供的利用纱网消除雨滴打击及均匀平整的定床水槽结合人工模拟降雨试验方法,进而研究降雨雨滴打击作用对坡面薄层水流阻力影响的方法,由室内试验得出纱网能够减小雨滴动能和雨滴直径,增加雨滴数量,并保持降雨过程中降雨量一致。本发明也为测量降雨雨滴打击影响坡面薄层水流阻力提供了新的方法。本发明中的雨滴打击效果明显、操作简单且剔除了降雨量对基流的影响,其分析和计算结果可用于定量分析雨滴打击如何影响坡面薄层流阻力。

本发明采用无放水基流的方法,通过直接消除雨滴打击作用,实现对雨滴打击影响薄层流的研究。可为准确量化降雨雨滴打击作用对坡面薄层流阻力的影响提供一种可靠的方法。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,希望具备此项技术研发的技术方,能够承接此项目。