6人工降雨设备选型

当前在试验中应用的人工降雨装置有侧喷式、下喷式、摆动式等。这些装置一般只有100m²左右的降雨面积。实体模型的水平面积将在10000m²以上。对于在大范围进行人工降雨试验应当选用何种降雨装置，也是一个关键问题，它涉及未来试验研究的开展。

根据实体模型建设和试验研究的需要，人工降雨装置必须符合以下要求：

1、装置的降雨均匀性好，能够满足试验；

2、装置可以模拟降雨强度的空间和时间变化，并可模拟黄土高原的高强度降雨过程；

3、装置的可扩展性好（易组合，易移动）；

4、装置便于自动化控制；

5、装置的可靠性高，便于维护；

6、造价较低；

7、便于与正在建设的比尺模型降雨装置协调和协同试验，使试验数据有可比性。

通过分析比较，本项目目前选择下喷式人工降雨装置，该装置可以同时满足以上7项要求。

1、该装置的降雨均匀性系数大于85%，具有较高的降雨稳定性，可重复性好。生成的雨滴特性与天然降雨雨滴特性具有较高的相似性。

2、可生成的降雨强度范围为30mm-240mm/h。可以模拟实现天然降雨条件下的连续变雨强降雨过程。试验开始时刻，装置的雨滴生成速度快，试验结束时刻，喷头喷水迅速停止，基本不存在喷头滴水现象；雨强转换速度快。

3、该装置由孔径大小不同的，独立的喷头组成，每个模拟降雨单元装置由16个喷头组成，可以根据需要任意扩展。经过装置的轻量化改进后，可以从一个地点移动到另一个地点。

4、该装置的喷头采用电磁阀，可以实现计算机远程自动控制，操作系统采用WINDOWS2000。

5、该装置在运行过程中，只要供电正常，水质清洁，可以保证试验研究的持续进行，具有较高的可靠性。日常维护主要是清洁水池、防止喷头堵塞。

6、该装置造价较低，目前安装的装置（含自动控制系统），平均每m2降雨面积造价3300元，随着降雨面积（规模）的扩大，单位降雨面积造价将大幅度降低。考察摆动式降雨装置，每m2降雨面积造价高达7000多元。

7、模型黄土高原比尺模型建设的降雨装置也采用该类型装置，系统相同，可以在今后的试验研究中实现数据共享和协同试验。

在未来的小流域实施人工降雨，需要进一步对降雨装置进行深化研制。初步考虑有三种备选方案：一是地面铺设式。即将目前采用的下喷式人工降雨装置在距离地面10m的高度内铺设。相当于现有装置的机械扩展。该方案优点是装置在技术上较成熟，不需要再进行率定；缺点是小流域地面高低不平，架设存在一定难度，同时装置对地面干扰较大，影响试验观测。二是高空悬挂式。在小流域两侧的山梁上架设钢索，将降雨喷头悬挂其上。该装置的最小高度要满足两侧山梁顶部的降雨要求。该方案的优点是将现有装置机械高移，可以直接建设，装置对地面没有干扰，缺点是架设难度较大，且高空水分蒸发损失较大，需要重新率定。三是高空喷射式。在两侧山梁上架设不同口径、不同压力的高压喷头，相对均匀喷洒，实现降雨要求。该方案的优点是架设相对简单，但装置没有先例，需要从头研制，且高空喷洒水分蒸发量大。