一种野外应用的人工模拟降雨实验装置的研制

摘要

目前我国水土流失、土地沙漠化和农林业用地水资源短缺等问题相当严重，大力开展水土保持和水资源的研究与利用，是我国迫切需要开展的工作。降雨过程是开展这项工作的基础条件，天然降雨周期长，受环境气候影响大，很难获得理想效果。人工模拟降雨可以克服径流小区进行定位观测耗时费力的缺点，缩短试验周期，加速雨水入渗规律和土壤侵蚀规律的研究进程，对水土保持以及水资源科学利用具有相当重要的意义。 人工模拟降雨实验根据实验的目的、意义的不同，其实验场地也不同，对模拟降雨实验装置也有不同的技术要求，本文的介绍的模拟降雨实验主要基于人工降雨法在野外实验基地进行土壤侵蚀模拟试验。本文在研究了国内外现有人工模拟降雨装置的特点和不足基础上，研制开发了一种野外应用的人工模拟降雨实验装置。该装置采用一种单种喷头、槽式间歇降雨结构，通过控制喷头的摆动频率、供水压力及喷头开关，实现了不同雨强、不同分布、不同历时的人工模拟降雨过程。在实际应用中，该装置操作简单，性能稳定，精度高，可靠性强。 本文的研究成果主要体现在以下几个方面：1.改变现有人工模拟降雨装置的结构，设计出了喷射装置控制喷头喷水的时间，使得降雨装置整体轻便且性能未降低，为野外的人工模拟降雨试验提供了方便。 2.对于人工模拟降雨实验装置上电磁离合装置的电磁铁的吸力及其工作情况的温升进行了必要的计算，选择出了吸力大小合适、温升不高且能长时间工作的电磁铁，并在人工模拟降雨试验装置中得到了实际的应用。 3.对于人工模拟降雨实验装置的喷头进行了优化设计，提出一种喷洒效果更好的喷头，并对于喷头的相关设计方法作了说明。 4.初步设计出基于ARM微处理器和嵌入式操作系统的人工模拟降雨控制器，为今后进一步工作奠定了基础。 5.完成了对新型人工模拟降雨装置的性能测定试验，对测量数据进行了分析，给出了该装置的降雨特性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章机械系统设计

第三章基于S3C44BOX的控制器设计

第四章测量结果和特性分析

第五章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表论文情况

致谢