14.3.2　针管式降雨装置

自20世纪90年代开始，国内外学者已经研制了4种类型的模拟降雨装置，分别为喷嘴式、管网式、悬线式和针管式[6]。喷嘴式是指水从喷嘴或喷孔喷出形成雨滴，缺点是降雨均匀度比较低，控制范围不好限定；管网式是指在实验管道上每隔一定的距离钻出小孔，水从孔中喷出形成雨滴，缺点是灵活性差、受压力影响大，不易控制，雨滴直径过大；悬线式与管网式比较相似，水滴流出出水孔后随着孔口外悬挂的一段细线下行，在细线末端以初速度为零条件下滴形成降雨，该方式的缺点是雨滴降落到地面时难以达到天然降雨落地的终点速度，其降雨强度也不好控制；针管式降雨器是指水在较低压力下通过针头流出形成间断的雨滴下落而达到模拟降雨目的的一种降雨器，该方式降雨的雨滴直径比较均匀、通过更换针头的粗细和改变施加在针头上的水压力来控制降雨强度，通过调整针头位置距离地面的高度可以模拟雨滴落地速度，是进行小型模拟降雨的较好装置。

针管式降雨入渗实验装置如图14.6所示。由图14.6可以看出，针管式降雨入渗实验装置由垂直土柱、马氏瓶、降雨器、固定支架、集雨筒、径流量筒和雨量杯组成。

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图14.6　针管式降雨入渗实验装置

垂直土柱高100cm、直径15cm，在土柱的底部设孔板，孔板用法兰连接在一起，孔板上面铺一层细纱网，下面为排气室，土柱上设装土线，装土线的间距为5cm，在垂直土柱的土面上方3～5mm处开设一个高10mm、宽度为20mm的扁孔，当孔口有径流流出时，则相当于土面上部集水水深H=3～5mm，扁孔外设集雨盒，集雨盒的底部设径流管，径流管的出口设径流量筒，径流可以通过扁孔流入集雨盒，再通过集雨盒流入径流管，然后流入径流量筒，以测量径流量；在土柱的顶部设活动集雨筒，集雨筒可以叠放在垂直土柱上，在集雨筒的侧面设集雨管，集雨管的出口设雨量杯，以测量降雨量和降雨强度。马氏瓶一侧设马氏瓶进气口和针阀，马氏瓶上部设放气阀、灌水孔、橡皮塞。马氏瓶的侧面设测尺，以观测马氏瓶中的水位变化，在马氏瓶的下部装连接管和放水阀，连接管与降雨器相连接；降雨器由水室、医用针头、水位观测管和测尺组成，针头按梅花形布置，针头密度可以根据要求设计，针头的粗细可以根据降雨强度的不同使用不同的针头型号，水位观测管的作用是在针头上部形成不同的水头，水位观测管的水面与马氏瓶进气口同高，可以通过调节马氏瓶的高度来调节水位观测管的水面高度，水面高度不同，降雨强度也不同，一般的，降雨器针头以上水位高度与降雨强度之间呈线性关系，降雨入渗实验前需先标定雨强与水位观测管内水头的关系；固定支架由支柱、滑套和顶丝组成，用来支撑垂直土柱和马氏瓶。

实验仪器为两块秒表、洗耳球、灌水漏斗、止水夹、取土铝盒、取土样器、烘箱、天平、塑料布和直尺。