人工模擬降雨裝置實驗

① 我是一高校的老師，要做水土流失實驗，需要一套人工模擬降雨設備和地面監測設備，哪裡有賣的

我去參觀過抄 長安大學的人工模擬降雨大廳，及配套的地面水土流失監測系統（變坡鋼槽、地面那個測量流量的儀器）整套設備設計的很合理，非常適合做水土流失實驗用的，聽說是西安清遠測控技術有限公司給做的，公司名稱應該是這個，你在網路中搜一下 西安清遠測控技術有限公司，應該就能找到的，希望對你有幫助

② 閱讀下面文字，回答問題。 計量雨滴 ①雨是從雲層降落的水滴．雨滴有大有小：瓢潑大雨的

③ 土石混合體邊坡人工降雨模擬試驗研究

周中¹ 傅鶴林¹ 劉寶琛¹ 譚捍華² 龍萬學²

（1.中南大學土木建築學院 湖南 長沙 410075

2.貴州省交通規劃勘察設計研究院 貴州 貴陽 550001）

摘要 降雨入滲是誘發土石混合體邊坡失穩的主要因素之一，此類問題一直受到人們的關注，但對此問題的研究不夠系統和深入。為了對降雨入滲誘發下土石混合體滑坡的失穩機理有較深入的了解及研究邊坡性狀隨時間變化的一些重要特性，在上瑞高速公路貴州段選取了一個典型的土石混合體邊坡進行人工降雨模擬試驗和原位綜合監測。監測成果表明：降雨入滲影響下土石混合體邊坡的滑動變形區為坡面以下0～4m之間，變形量以坡面最大，從坡面到坡體深部逐漸減小；在實施降雨的前2h，平均入滲百分率為86%，之後，入滲率由於地表徑流的增加而隨時間逐漸減少，一段時間（6h）之後，入滲率降到一個相對穩定值（50%）；降雨入滲造成土體中孔隙水壓力增加，致使邊坡土體的抗剪強度由於有效應力的減少及土體吸水軟化而降低，降雨入滲的這一雙重效應可能是降雨誘發土石混合體邊坡失穩的主要原因之一。

關鍵詞 邊坡 土石混合體 人工降雨模擬試驗 降雨入滲 現場監測

隨著我國基本建設的蓬勃開展，國家建設戰略重點向西部地區轉移，工程建設不可避免地要遭遇包括殘坡積物、崩坡積物和沖洪積物組成的鬆散堆積介質，其物質成分以土夾礫石或塊石以及礫石或塊石夾土等土石混合體為主，物質結構雜亂無章、分選性差、粒間結合力差、透水性強。它既不同於一般的岩體，又不同於一般的土體，而是介於土體與岩體之間的特殊地質體，稱為土石混合體^［1］。土石混合體邊坡是按邊坡的物質組成來劃分的，與土質邊坡和岩質邊坡屬於同一個劃分層次，在全國乃至世界各地都有著廣泛地分布^［2］。對於土質滑坡和岩質滑坡機理國內外已作過許多研究，並取得了成套的研究成果。對於以土夾石為主的土石混合體滑坡，由於它具有物質組成的復雜性、結構分布的不規則性以及試樣的難以採集性等獨特的性質，給我們的研究帶來了極大困難，取得的研究成果很有限^［3］，因此很有必要就土石混合體滑坡進行專門的研究分析。

大量統計表明，土石混合體邊坡失穩的主要誘發因素是降雨^［4，5］。貴州省三穗縣三凱高速公路平溪特大橋3^#墩上方的大滑坡就是在2003年4月及5月初連續的強降雨的誘發下發生的典型土石混合體滑坡，造成35人喪生。降雨影響下邊坡失穩的問題一直受到人們的關注^［6～8］，但對此問題的研究不夠系統和深入。為了揭示降雨誘發下土石混合體滑坡的形成演化規律，2005年4月，選取上瑞高速公路貴州段晴隆隧道出口典型土石混合體邊坡進行人工降雨模擬試驗和原位綜合監測。試驗過程中，配合原位綜合監測，分析土石混合體邊坡在降雨入滲作用下的形成條件、變形位移特徵及破壞滑移規律，為今後更好地防範或治理此類地質災害提供理論依據。

1 試驗場地

1.1 試驗場地的確定

正在建設的上海至瑞麗高速公路是一條聯系我國東西的大動脈。2005年4月2日，在對上瑞公路貴州鎮寧至勝境關公路綜合考察的基礎上根據鑽孔地質資料、邊坡的外部形態及周圍環境選定晴隆隧道口K85 ＋650 -690 堆積層地段，作為人工降雨試驗場地。首先清除區域內的植被及其他雜物，然後按1∶2.5的坡度刷坡。為了防止大氣降雨及周圍土體內的水滲透到試驗區內影響試驗的精確性，下雨時，試驗區用彩條布覆蓋。

1.2 土體性質

為了弄清試驗區土體的基本物理性質及邊坡土層的工程地質特性，進行了基本物理力學試驗及專門的鑽孔勘察。其物理力學性質指標見表1。顆粒分析試驗共做15 組，土樣的平均顆粒級配曲線繪制於圖1，圖中平均級配的特徵值為：粘粒（＜0.005mm）含量為0.95%，粉粒（0.05～0.005mm）含量為8.88%，礫石（＞5mm）含量為47.49%。不均勻系數C_u為12.31，說明土樣中包含的粒徑級數較多，粗細粒徑之間差別較大，顆粒級配曲線的曲率系數C_c為1.59，級配優良。

表1 天然狀態土的基本物理指標

圖1 天然狀態土的顆粒級配曲線

鑽孔勘察資料顯示試驗區上覆地層主要為第四系殘坡積層（Q^dl＋el），厚10～30m，平均深20m，為碎石土層，局部夾亞粘土，結構鬆散、稍濕。基岩為上二疊統龍潭組（P₂l）煤系地層，由泥質粉砂岩、炭質泥岩、粉砂質泥岩組成。試驗區位於山體中部，水文地質條件簡單，主要靠大氣降水補給，受季節影響較大。試驗區內地下水主要為基岩裂隙水，地下水埋藏較深，勘察期間，鑽孔內未見地下水。本次試驗開挖深度為6m，滑動面均在5m之內，因此，試驗土層均為地下水位以上的土石混合體。試驗區工程地質剖面圖見圖2。

圖2 工程地質剖面圖

①原地面線；②刷坡後的地面線（試驗區）；③強風化帶下限；

Q^dl＋el—第四系殘坡積層；P₂l—上二疊統龍潭組煤系地層

2 儀器的布置及埋設

試驗區面積為10m×10m，坡比為1∶2.5，埋設儀器後的試驗區如圖3所示。試驗區一共鑽孔9個，其中3個鑽孔用來安裝測斜管，6個鑽孔用來安裝孔隙水壓力計，共安裝了12個孔隙水壓力計、3個測斜管。試驗區的左右兩側開挖寬0.3m，深0.5m的隔離帶，並用高1m的白鐵皮將試驗區左右兩側與周圍土體隔離，以免雨水滲入周圍土體。試驗區的下部修建寬0.5m，深1m的集水渠，並引出可能的滑動區域外與集水槽相連。集水渠除靠近坡體的一面外其餘各面採用水泥護面，以免雨水流失。集水槽為長、寬、深均為2m的方形槽，為防止雨水的滲漏，集水槽需用水泥護壁。試驗區右上方開挖一個5m×4m×2m的蓄水池，先用磚砌，並用水泥護壁。圖4為監測點平面布置圖，圖5為L₁縱斷面測點布置圖。

圖3 埋設儀器後的試驗區

圖4 監測點平面布置圖

數據單位為m

圖5 L1 縱斷面測點布置圖

數據單位為m

2.1 坡面裂隙監測

坡面裂縫測量採用簡單的測量方法，在進行地表巡視時，用鋼捲尺對滑坡體主要裂縫寬度進行測量。

2.2 測斜監測

測斜裝置由測斜管、測斜儀、數字式測讀儀三部分組成。量測時將測斜儀伸入測斜管，並由引出的導線將測斜管，亦即滑坡體滑移量值瞬時反映在測讀儀上。本試驗中測斜儀採用美國 Sinco 公司生產的100 型測斜儀，靈敏度8s，精度 ± 6mm/30m，量程0～± 53°。測斜管採用金壇市綠盛土工材料廠生產的高精度ABS測斜管，外徑70mm，內徑59mm，接頭外徑80mm，每節長2m。在邊坡不同位置共埋設3個測斜管，埋設於圖3所示的Ⅰ點，埋設深度11 m。

2.3 孔隙水壓力監測

土體的孔隙水壓力感測器是由金壇土木工程儀器廠生產的KYJ-30 型振弦式孔隙水壓力計量測的，其量程是0～200kPa，KYJ-30 型振弦式孔隙水壓力計適用於鑽孔法安裝，測量建築物內的孔隙（滲透）水壓力，並可同步測量埋設點的溫度。同時配置ZXY-2型振弦頻率測定儀一台，測量范圍：頻率f＝500～5000Hz，頻率模數顯示值F＝f²×10^-3，測量精度：± 0.008Hz，解析度：± 0.1Hz，靈敏度：接受信號≥300μV，持續時間≥500ms，連續振盪的工作方式，功耗極小，使用簡便。

在邊坡不同位置共埋設12個孔隙水壓力計，於圖3中L1和L3斷面的每個鑽孔內埋設2個孔隙水壓力計，L1列孔隙水壓力測孔的深度為4m，孔隙水壓力探頭的埋深為1m和3m。L3列孔隙水壓力測孔的深度為5m，孔隙水壓力探頭的埋深為2m和4m。

2.4 降雨強度地表徑流監測

試驗區內總的降雨量由人工降雨模擬裝置主供水管上的流量表記錄，再將每單位時段的降雨量除以試驗區面積100m²，即可求出單位時段的降雨強度。地表徑流由試驗區下方的集水渠收集到集水槽中，再由水泵回收到試驗區上方的蓄水池內，單位時段的地表徑流量由與水泵相連的流量表量測。

3 人工降雨模擬

3.1 自製人工降雨模擬裝置

參照中國科學院水利水土保持研究所研製的 SR 型野外人工降雨模擬裝置^［9］，自製一個專門的人工降雨模擬裝置。本裝置由水泵、水表、控制閥、水壓表、噴頭、主管、支管、兩通管、三通管及四通管組成。主管和支管由長為1m或2m的短管經兩通管、三通管或四通管組裝而成。通過調節進水管和回水管上的控制閥可以產生30～120mm的降雨強度。人工降雨模擬裝置的覆蓋范圍為10m×10m，其示意圖見圖6。

圖6 人工降雨裝置示意圖

數據單位為m

3.2 人工降雨模擬試驗的監測周期及頻率

待埋設儀器與周圍土體協調穩定後，測定各儀器的初始讀數，人工降雨模擬試驗的起止時間為2005年4月25日15：00 至2005年4月29日10：00。每小時的降雨強度為60mm/h，每降雨2h停1h，在停雨期間進行各項監測的讀數。每3h記錄一次各測點的孔隙水壓力、坡面裂隙、深部位移、實際的降雨強度及地表徑流量。若觀測到邊坡將要失穩，適當加大觀測密度。

4 試驗結果分析

4.1 坡面裂隙監測

試驗期間，坡面位移不大，2005年4月30日16：30 發現邊坡後緣張拉微裂隙，寬1～2mm，長3m。

4.2 測斜監測

將各孔的測斜數據整理分析並繪製成圖，以ZK3孔為例加以說明。圖7為ZK3的水平方向的累計合位移隨孔深的變化圖，從圖中可以看出位移變形區基本上發生在地表以下0～2.5 m 的范圍內，位移隨深度的增加而減小，坡面變形最大，最大合位移達到7.67 mm。

圖7 ZK3 水平合位移隨孔深的變化

圖8為ZK3的特徵點水平合位移及累計降雨強度關系曲線。從圖中可以看出特徵點位移隨著累計降雨強度的增加逐漸加大，並且，這種變形為從坡面到坡內逐漸減小的鬆弛形變形，0.5m處的位移相當於1.5m處位移的2倍，而4m處基本沒有位移，數值上的微小變化是由測量誤差引起的。

圖8 ZK3 特徵點水平位移及累計降雨強度

圖9為各測點孔口的累計合位移及累計降雨強度的關系曲線，從圖中可以看出隨著累計降雨強度的增加土體位移逐漸加大，以坡中處的位移最大，坡腳次之，坡頂最小。ZK1—ZK3孔口處的最大合位移分別為3.36 mm、10.37 mm和7.67 mm。

圖9 各測點孔口的水平位移及累計降雨強度

4.3 孔隙水壓力監測

圖10為R2斷面處的孔隙水壓力隨時間的變化曲線圖，其中B1，B2，B3，B4 表示R2斷面埋深分別為1m，2m，3m，4m的孔隙水壓力。從圖中可以看出，在降雨入滲初期，土體的滲透性較強，孔隙水壓力較低。隨著降雨的進行，孔隙水壓力急劇增大，並達到穩定值。從圖中我們還可以發現1m、2m處的孔隙水壓力趨近於0，3m、4m處的孔隙水壓力平均為16.2kPa和19.2kPa，相當於1.65m和1.96m水柱壓力。原因是試驗採用的降雨強度較大，土體吸水飽和後滲透性降低的情況下，排水不暢，形成暫時的滯水層，滯水層在4m左右，這一結論也得到了測斜成果的驗證，此處的滑面位於坡面下3.5m。滯水層的存在對土石混合體邊坡的穩定極為不利。首先，滯水層的形成導致了土體中孔隙水壓力的增加，有效應力降低，從而導致土體抗剪強度降低；其次，滯水層的形成使得原來非飽和土體充分吸水軟化，也導致了土體抗剪強度的降低。降雨入滲的這一雙重效應可能是降雨誘發土石混合體邊坡失穩的主要原因之一。

圖10 R2 斷面處的孔隙水壓力隨時間的變化曲線

圖11為同一深度處（3m）的孔隙水壓力隨時間的變化曲線圖，A3，B3，C3分別表示坡頂、坡中、坡腳處埋深為3m的孔隙水壓力。從圖中可以看出，孔隙水壓力從坡頂到坡腳逐漸增大，坡腳處的孔隙水壓力最大，坡頂處的孔隙水壓力基本為0。

圖11 同一深度處（3m）的孔隙水壓力隨時間的變化曲線

4.4 降雨強度及地表徑流監測

圖12中的曲線表示降雨期間的每小時平均降雨入滲百分率與時間的關系，是根據降雨強度和地表徑流的量測結果計算得到的。可以看到，在實施降雨的前2h，平均入滲率為86%，2h之後，入滲率由於地表徑流的增加而隨時間逐漸減少。6h之後，入滲率降到一個相對穩定值（50%），實施人工模擬降雨6h後，有一半的降雨變成了地表徑流。降雨入滲率的降低可能是由於邊坡土體吸水飽和使原來張開的裂隙閉合的結果。

4.5 潛在滑動面形狀

測斜監測的深度為從測斜管管口至邊坡內部11m，所監測的滑面深度也是由管口到滑面處的距離，而管口距坡面也有一定的距離，實際的滑面深度應當減去測斜管露出地面的部分，ZK1—ZK3滑動面位置分別為坡面以下4.2m，3.2m和2.2m。將測斜監測到的滑面位置同滑坡前緣錯開裂隙和後緣張拉裂隙結合起來即可確定滑面位置，L2斷面滑面位置及形狀如圖13所示。

圖12 每小時平均降雨量（入滲量）及降雨入滲百分率

圖13 L₂斷面滑動面形狀

數據單位為m

5 結論

一個現場監測體系相當於一個足尺的試驗裝置，其監測結果對於研究和把握滑坡滑移演化規律、災變機理和行為以及邊坡安全狀態具有重要的科學和現實意義。通過土石混合體邊坡的人工降雨模擬試驗和原位綜合監測得到以下認識：

（1）土石混合體邊坡在降雨入滲影響下多發為淺層鬆弛型破壞，滑動變形區為坡面以下0～4m之內；變形量以坡面最大，從坡面到坡體深部逐漸減小。

（2）在實施降雨的前2h，平均入滲百分率為86%，之後，入滲率由於地表徑流的增加而隨時間逐漸減少。一段時間（6h）之後，入滲率降到一個相對穩定值（50%）。降雨入滲率的降低是由於邊坡土體吸水飽和使原來張開的裂隙閉合的結果。

（3）在強降雨作用下，邊坡土體吸水飽和，土體內孔隙部分閉合，滲透性降低，排水不暢，在滑動面附近形成暫態的滯水層。滯水層的存在對土石混合體邊坡的穩定極為不利。首先，滯水層的形成導致了土體中孔隙水壓力的增加，有效應力降低，從而導致土體抗剪強度的降低；其次，滯水層的形成使得原來非飽和土體充分吸水軟化，也導致了土體抗剪強度的降低。降雨入滲的這一雙重效應可能是降雨誘發土石混合體邊坡失穩的主要原因之一。

（4）試驗區內的土石混合體邊坡在將近4晝夜的時間內接受了4500mm的降雨，大大超過了實際可能出現的降雨強度，且平均入滲率達到50%，但是該斜坡僅僅出現了變形，並未產生滑塌破壞，說明堆積層斜坡發生破壞的條件不僅僅是降雨，還與坡率及地質條件有關。

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④ 做模擬降雨實驗有什麼輔助設備啊就是模擬自然界降雨的

這個要看你用降雨設備做什麼實驗了，專業的模擬降雨設備有
攜帶型人工模內擬降雨容器，降雨面積1-25㎡；
固定式人工模擬降雨器，常適用於25㎡以上，100㎡以內的降雨；
人工模擬降雨大廳，大多數適用於100㎡以上的大面積降雨，
具體情況可根據實驗要求調整。
如果是土壤侵蝕實驗，在實驗室做的實驗的話，還需要變坡實驗鋼槽等設備。

西安清遠測控技術有限公司 除了生產各種形式的人工模擬降雨器以外，還生產浮子式水位計、自記雨量計、變坡實驗鋼槽、土壤蒸滲儀等水保監測設備。

⑤ 張光輝的學術論文

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Guang-hui Zhang. Detachment of natural loess soil by shallow flow. International Symposium on the Yellow River Studies. Research Institute for Humanity and Nature, Kyoto, Japan, 2003
Jannes Stolte, Coen J Ritsema, and Guang-hui Zhang, and Bas van Venrooij. Effects of spatial and temporal variable soil hydraulic data on model outcome for an agricultural catachment on the Loess Plateau in China. Cost 623 「Soil Erosion and Global Change」 Workshop, International Symposium, the significance of soil surface characteristics in soil erosion, University Louis Pasteur, Strasboug, France, 20-22 September, 2001
Jannes Stolte, Coen J Ritsema, Guang-hui Zhang, and Bas van Venrooij. Tesing the LISEM model using spatial and temporal variable data of soil hydraulic characteristics for a small agricultural catchment on the Loess Plateau of China. Cost 623 「Soil Erosion and Global Change」 meeting 8th –10th September, Almeria, Spain, 2000
Guang-hui Zhang，and Yi-min Liang. Statement on effective vegetation coverage. International Symposium of Soil Erosion and Dry-land Farm. Xi』an, China, 1997
Yi-min Liang，and Guang-hui Zhang. Comprehensive management on small watershed in loess hilly region. International Symposium of Soil Erosion and Dry-land Farm. Xi』an, China, 1997
李智廣，張光輝，劉秉正，張平倉．水土流失測驗與調查．中國水利水電出版社，北京，2005
焦居仁主編，《水力綜合治沙技術與實踐》，編委，陝西科學技術出版社. 西安，1997

⑥ 人工怎麼模擬下雨

拍電影還是搞科研？
拍電影就用幾只高壓水管從不同角度朝天上同一個區域斜著專噴，落下的空屬間就OK！
搞科研首先要有一定的空間，要風速可控，溫度可控，我見過一個科研所人工模擬降雨大廳，上面使用鋼架布置了一個空間，有很多小噴頭，噴水的速度可以控制，噴頭也是可以移動的，還可以模擬閃電，下面是地貌模型

⑦ JAVA難題：//*********Found******** 下面填什麼

我不忽悠你，來看看：

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*; // 知識點：會使用File類。
import javax.swing.*; // 會使用FileChooser、JLabel、ImageIcon類。

public class java_2
{
public static void main(String[] args)
{ JFrame frame = new ImageViewerFrame();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.show();
}
}
class ImageViewerFrame extends JFrame // 會編寫圖形用戶界面程序
{ public ImageViewerFrame()
{ setTitle("ImageViewer");
setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
label = new JLabel(); // 會使用標簽類顯示圖形
Container contentPane = getContentPane();
contentPane.add(label,BorderLayout.CENTER);
chooser = new JFileChooser(); // 用文件對話框搜索文件。
chooser.setCurrentDirectory(new File(".")); // 利用文件輸入流。
Button button = new Button("Open");
contentPane.add(button,BorderLayout.SOUTH);
button.addActionListener(new // 會用內部類做事件處理
ActionListener()
{ public void actionPerformed(ActionEvent evt)
{ int r = chooser.showOpenDialog(null);
if(r == JFileChooser.APPROVE_OPTION)
{
String name = chooser.getSelectedFile().getPath();
label.setIcon(new ImageIcon(name));
}
}
});
}
private JLabel label;
private JFileChooser chooser;
private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
private static final int DEFAULT_HEIGHT = 400;
}