技术领域
[0001] 本
发明涉及人工模拟降雨技术领域，特别是涉及一种用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置。
背景技术
[0002] 目前，全球磷化工均以
磷酸制造为起点，虽有热法磷酸与湿法磷酸两条技术路线，但皆为五
氧化二磷的单组分利用，其造成的资源浪费和环境污染在化学工业中首屈一指。磷化工企业生产过程将产出大量副产品，即磷石膏，统计显示，我国堆积的磷石膏将近3亿吨。磷石膏中含有大量磷、氟等污染物质，若防渗处理不当，在雨
水冲刷作用下，不仅磷石膏堆体会面临失稳而造成不必要的损失，污染物还会随雨水进入水环境，对地表水和
地下水造成难以逆转的污染。此外，雨水通过对磷化工企业堆场及厂区的冲刷，将携带磷、氟等污染物质，形成的面源径流将导致“小雨小污染，暴雨重污染”的现象。因此，研究磷石膏堆体在降雨条件下的入渗规律和可能发生的
变形破坏模式，以及磷石膏堆场附近
地表径流中污染物的变化规律是至关重要的。
[0003] 以往这方面的工作，通常在磷石膏堆场附近进行
定位观测，这是一种耗时费
力的方法，难以取得规律性的有效数据，而且降雨事件难以控制。而且目前的人工模拟降雨装置，结构设置较为单一，无法用于模拟降雨对磷石膏堆体的影响，且降雨条件无法调控，模拟降雨与实际降雨条件差异显著，导致获取的数据失真，无法满足实验研究需要。
[0004] 因此，本领域亟需一种能够模拟实际降雨条件下，磷石膏堆的入渗规律和可能发生的变形破坏模式以及磷石膏堆附近地表径流中污染物的变化规律的人工降雨模拟装置。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，以解决上述
现有技术存在的问题，可以模拟实际降雨条件下，磷石膏堆的入渗规律和可能发生的变形破坏模式以及磷石膏堆附近地表径流中污染物的变化规律。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0007] 本发明提供一种用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，包括储水装置、输水管、降雨
支架、监测装置和收集池，所述降雨支架与地面固定连接，所述输水管与所述储水装置连通，所述输水管上固定连通有若干个降雨喷头，所述降雨喷头用于设置于磷石膏堆的上方，并能够将储水装置中的水降落至磷石膏堆中，所述监测装置位于所述磷石膏堆内部，所述监测装置用于监测降雨情况和所述磷石膏堆的变形情况，所述监测装置与
控制器信号连接，所述收集池位于所述磷石膏堆的一侧，且用于收集流经磷石膏堆的雨水。
[0008] 优选地，所述输水管上连通有多个支
流管，所述支流管包括第一支流管和第二支流管，所述降雨喷头包括第一喷头和第二喷头，所述第一支流管上均匀固定连通多个所述第一喷头，所述第二支流管上均匀固定连通多个所述第二喷头，所述第一支流管和所述第二支流管间隔设置。
[0009] 优选地，所述第一支流管的前端设有第一控制
阀，所述第一
控制阀能够控制所述第一支流管上
水体的流通，所述第二支流管的前端设有第二控制阀，所述第二控制阀能够控制所述第二支流管上水体的流通。
[0010] 优选地，所述降雨支架包括雨棚支架和雨棚，所述雨棚支架用于固定所述输水管，所述雨棚固定
覆盖在所述雨棚支架的顶部。
[0011] 优选地，所述雨棚通过
钢丝固定连接在所述雨棚支架上，所述雨棚支架为
铝合金焊接而成的
框架结构，所述雨棚的材料为PVC透明软胶。
[0012] 优选地，所述储水装置包括储水箱、水
泵、止回阀、流量计、压力表和
过滤器，所述输水管包括连通设置的导水管和主水管，所述主水管与各所述支流管连通，所述导水管的一端连通所述主水管，所述导水管的另一端连通所述储水装置，所述水泵与所述储水箱连通，所述水泵、所述压力表、所述止回阀、所述流量计和所述过滤器均固设在所述导水管上，所述流量计用于实时监测降雨过程中的用水量，所述过滤器用于拦截水中杂质以降低所述降雨喷头的堵塞，所述压力表用于测量所述导水管内的压力，所述止回阀用于防止所述导水管的倒流。
[0013] 优选地，所述水泵为变频自吸
增压泵，所述水泵的吸程大于1m，所述水泵的扬程不小于60m；所述流量计为浮子塑管流量计；所述过滤器为大流量前置过滤器。
[0014] 优选地，所述监测装置包括雨量计、渗压计、
含水量传感器、位移传感器和摄像机，所述雨量计设置于所述降雨喷头的下方，且用于测量降雨强度，所述磷石膏堆内部垂直固设有一管道，所述渗压计固设在所述管道内，所述渗压计用于监测所述磷石膏堆内的孔隙水压力，所述含水量传感器和所述位移传感器均埋设于所述磷石膏堆的内部，所述含水量传感器用于测量所述磷石膏堆的含水量，所述位移传感器用于监测所述磷石膏堆的高度变化，所述摄像机用于拍摄所述磷石膏堆的变形情况。
[0015] 优选地，所述雨量计为翻斗式雨量计，所述渗压计为PWS振弦式渗压计。
[0016] 优选地，所述磷石膏堆的周向设置有模拟路面，所述模拟路面的两侧均设有排水沟，所述排水沟用于与所述收集池连通，所述排水沟中均匀设置多个凹槽，所述凹槽用于采集带有磷石膏的雨水。
[0017] 本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0018] 本发明提供的用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，包括储水装置、输水管、降雨支架、监测装置和收集池，降雨支架与地面固定连接，输水管与储水装置连通，输水管上固定连通有若干个降雨喷头，降雨喷头用于设置于磷石膏堆的上方，并能够将储水装置中的水降落至磷石膏堆中，监测装置位于磷石膏堆内部，监测装置用于监测降雨情况和磷石膏堆的变形情况，监测装置与控制器信号连接，收集池位于磷石膏堆的一侧，且用于收集流经磷石膏堆的雨水；本装置通过在磷石膏堆的上方设置降雨喷头来模拟实际降雨情况，监测磷石膏堆的变形情况以及采集流经磷石膏堆的雨水进行取样检测，实现了对磷石膏堆的入渗规律和可能发生的变形破坏模式以及磷石膏堆附近地表径流中污染物的变化规律的研究。
附图说明
[0019] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020] 图1为本发明中用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置的结构示意图；
[0021] 图2为本发明中储水装置和降雨喷头的连接示意图；
[0022] 图3为本发明中收集池和排水沟的分布示意图；
[0023] 图中：1-降雨支架、2-降雨喷头、3-输水管、4-磷石膏堆、5-储水装置、6-收集池、7-第一支流管、8-第二支流管、9-第一喷头、10-第二喷头、11-第一控制阀、12-第二控制阀、13-储水箱、14-水泵、15-止回阀、16-流量计、17-压力表、18-过滤器、19-导水管、20-主水管、21-雨量计、22-渗压计、23-摄像机、24-模拟路面、25-排水沟、26-凹槽。
具体实施方式
[0024] 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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 本发明的目的是提供一种用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，以解决现有技术存在的问题。
[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 本发明提供一种用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，如图1所示，包括储水装置5、输水管3、降雨支架1、监测装置和收集池6，降雨支架1与地面固定连接，输水管3与储水装置5连通，输水管3上固定连通有若干个降雨喷头2，降雨喷头2用于设置于磷石膏堆4的上方，并能够将储水装置5中的水降落至磷石膏堆4中，监测装置位于磷石膏堆4内部，监测装置用于监测降雨情况和磷石膏堆4的变形情况，监测装置与控制器信号连接，收集池6位于磷石膏堆4的一侧，且用于收集流经磷石膏堆4的雨水。
[0028] 本发明提供的用于磷石膏堆的人工降雨模拟装置，在具体应用过程中，首先，
选定好试验区域，布置降雨支架1，将磷石膏堆4放置于降雨支架1的下方，并设置收集池6，在降雨区域内设置监测装置，然后，打开输水管3，使储水装置5中的水通过输水管3进入到降雨喷头2，进而实现人工降雨，监测装置监测出的数据会传输至控制装置，带有磷石膏的雨水会由收集池6收集，操作人员可根据采集到的数据实现对磷石膏堆4的入渗规律和可能发生的变形破坏模式的研究，本装置通过在磷石膏堆4的上方设置降雨喷头2来模拟实际降雨情况，监测磷石膏堆4的变形情况以及采集流经磷石膏堆4的雨水进行取样检测，实现了对磷石膏堆4的入渗规律和可能发生的变形破坏模式以及磷石膏堆附近地表径流中污染物的变化规律的研究。
[0029] 在本实施例中，输水管3上连通有多个支流管，如图2所示，支流管包括第一支流管7和第二支流管8，降雨喷头2包括第一喷头9和第二喷头10，第一支流管7上均匀固定连通多个第一喷头9，第二支流管8上均匀固定连通多个第二喷头10，第一支流管7和第二支流管8间隔设置，通过设置第一喷头9和第二喷头10，两种喷头的喷口直径不同，出水量也不同，进而实现了不同的降雨量和降雨强度，更加符合天然降雨的特点。
[0030] 在本实施例中，第一支流管7的前端设有第一控制阀11，第一控制阀11能够控制第一支流管7上水体的流通，第二支流管8的前端设有第二控制阀12，第二控制阀12能够控制第二支流管8上水体的流通，通过设置第一控制阀11和第二控制阀12，进而保证了降雨喷头2的开启和闭合的不同的组合方式，使模拟自然降雨的真实性更好。
[0031] 在本实施例中，降雨支架1包括雨棚支架和雨棚，雨棚支架用于固定输水管3，雨棚固定覆盖在雨棚支架的顶部，雨棚支架的设置提高了输水管3的固定的
稳定性，雨棚的设置保证了试验数据不受外界环境的影响，提高了试验数据的准确性。
[0032] 在本实施例中，雨棚通过钢丝固定连接在雨棚支架上，雨棚支架为
铝合金焊接而成的框架结构，提高了雨棚支架的钢性和机械性能，雨棚的材料为PVC透明软胶，实现了对降雨情况的可观察性。
[0033] 在本实施例中，储水装置5包括储水箱13、水泵14、止回阀15、流量计16、压力表17和过滤器18，输水管3包括连通设置的导水管19和主水管20，主水管20与各支流管连通，导水管19的一端连通主水管20，导水管的另一端连通储水装置5，储水箱13与水泵14连通，水泵14、压力表17、止回阀15、流量计16和过滤器18均固设在导水管19上，流量计16用于实时监测降雨过程中的用水量，过滤器18用于拦截水中杂质以降低降雨喷头的堵塞，压力表17用于测量导水管19内的压力，止回阀15用于防止导水管19的倒流，通过在导水管19设置水泵14、压力表17、止回阀15、流量计16和过滤器18，提高了对储水箱13内的水的自动控制。
[0034] 在本实施例中，水泵14为变频自吸增压泵，水泵14的吸程大于1m，水泵14的扬程不小于60m；通过采用变频自吸增压泵提高了人工降雨用水的压力，流量计16为浮子塑管流量计，提高了
对流量监测的准确性；过滤器18为大流量前置过滤器，提高了过滤效果，保证了降雨用水的流通性。
[0035] 在本实施例中，监测装置包括雨量计21、渗压计22、含水量传感器、位移传感器和摄像机23，雨量计21设置于降雨喷头2的下方，且用于测量降雨强度，磷石膏堆4内部垂直固设有一管道，渗压计22固设在管道内，渗压计22用于监测磷石膏堆4内的孔隙水压力，含水量传感器和位移传感器均埋设于磷石膏堆4的内部，含水量传感器用于测量磷石膏堆4的含水量，位移传感器用于监测磷石膏堆4的高度变化，摄像机23用于拍摄磷石膏堆4的变形情况，通过采用雨量计21、渗压计22、含水量传感器、位移传感器和摄像机23，实现了磷石膏堆4的变形数据的测量，提高了测量的自动化程度，提高了测量数据的准确性。
[0036] 在本实施例中，雨量计21为翻斗式雨量计，提高了现场安装的方便性，渗压计22为PWS振弦式渗压计，提高了数据监测的便捷性。
[0037] 在本实施例中，磷石膏堆4的周向设置有模拟路面24，模拟路面24的两侧均设有排水沟25，排水沟25用于与收集池6连通，排水沟25中均匀设置多个凹槽26，凹槽26用于采集带有磷石膏的雨水，通过设置收集池6实现了对环境污染的防护，排水沟25的设置使含有磷石膏的雨水能够按路径流入收集池，减少了环境污染，凹槽26的设置使对试验数据的采集更加方便。
[0038] 本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
