刘光宇，邢晓阳，张春友

（1.内蒙古民族大学 机械工程学院，通辽 028043；2.北京新立机械有限责任公司地面设备事业部，北京 100039）

0 引言

人工模拟降雨系统能够弥补自然降雨规律性不足对科学研究的限制，不仅经济性、重复性及可控性较强，还能够大大缩短试验研究周期，已成为研究土壤侵蚀、水土保持、雨水利用的重要设施, 被广泛用于多种农业及环境特性研究[1～4]。从20世纪80年代开始，国内外相继研制出单喷头、多喷头组合、针头式、管网式、悬线式等不同性能的模拟降雨装置[5～9]。随着自动控制理论和技术的不断提高[10]，人工模拟降雨装置自动化程度逐渐提高[11,12]，很好地解决了在变雨强度下降雨均匀度与天然降雨相似性的问题。本文提出了一种通过改变喷头型号、压力及结构布局的变雨强人工模拟降雨装置，在研究单喷头降雨特性的基础上，将多个喷头根据布置方式进行降雨强度叠加得到布局范围内雨强分布特性，基于Matlab建立了降雨分布仿真软件，对降雨装置参数进行计算分析优化，得到降雨强度均匀性较高的最优配置方案。

1 人工模拟降雨系统工作原理

人工模拟降雨系统（图1）主要是由泵源系统、降雨系统和调试系统组成，通过对供水压力、喷头类型及数量的控制来调节降雨强度。

1.1 泵源系统

泵源系统主要由变频电机、离心水泵、过滤器、流量计、安全阀、调压阀及压力传感器组成。通过调节变频电机转速和溢流安全阀压力来为降雨系统提供流量（雨量）连续可调并具有足够压力的水源。……