具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

如图1至图6所示，本说明书一些实施例中提供了一种降雨模拟系统，包括降雨装置，降雨装置包括分区降雨箱18、止回阀13、分向阀14、降雨针头15；止回阀13设置在分区降雨箱18的底部，分向阀14的第一出水口与降雨针头15相连，分向阀14的第二出水口与止回阀13相连；供水装置，供水装置包括进水管路1、水泵4、供水管路6、流量控制阀；进水管路1的一端与水源相连，进水管路1的另一端与水泵4的入口相连，水泵4的出口与供水管路6的入口相连；供水管路6包括一级供水管路、至少两个第一二级供水管路、至少两个第二二级供水管路和至少两个三级供水管路17；水泵4的出口与一级供水管路的入口相连，一级供水管路的出口与第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；第一二级供水管路连接分区降雨箱18的顶部的进水口，第二二级供水管路连接位于分区降雨箱18的底部的三级供水管路17；流量控制阀包括至少两个第一流量控制阀7和至少两个第二流量控制阀8，第一流量控制阀7设置在第一二级供水管路，用于控制第一二级供水管路的开关，第二流量控制阀8设置在第二二级供水管路，用于控制三级供水管路17的开关；三级供水管路17连接分向阀14的进水口；控制装置12，控制装置12用于控制供水装置和降雨装置。

在本说明书一些实施例中，进水管路1上设置有水箱2、进水阀3和第一流量计5，水箱2用于存储水源的水，进水阀3用于控制进水管理的开关，第一流量计5用于监测进水管路1的总流量和瞬时流量；水泵4为变频泵。

在本说明书一些实施例中，分区降雨箱18内设置有横向分隔板23和/或纵向分隔板22，横向分隔板23和/或纵向分割板用于分区降雨箱18的分区；分向阀14的第一出水口与降雨针头15之间通过针头转换接头16相连；止回阀13安装在分区降雨箱18的底部上设置的安装孔中，安装孔的孔径与止回阀13的外径相匹配；分区降雨箱18还设置有排水管路21，排水管路21上设置有第二流量计20和排水阀19。

在本说明书一些实施例中，分区降雨箱18设置有6个分区，第一二级供水管路、第二二级供水管路、第一流量控制阀7和第二流量控制阀8的数量均为6个。

在本说明书一些实施例中，降雨模拟系统还包括支撑装置，支撑装置包括升降支撑装置9与地脚螺栓11，升降支撑装置9用于支撑分区降雨箱18并调节分区降雨箱18的高度，地脚螺栓11用于将升降支撑装置9固定。

在本说明书一些实施例中，升降支撑装置9为液压升降支撑装置。

在本说明书一些实施例中，降雨模拟系统还包括实验装置，实验装置设置在降雨装置的下方，实验装置包括承载平台10，承载平台10用于承载待试验的岩土体。

另一方面，如图7、图8、图9所示，本说明书一些实施例还提供了一种降雨模拟方法，方法包括：

S1、布置降雨模拟系统；

S2、控制供水装置进行供水，基于设定的供水总流量Q_总和第一流量计5监测的实际供水流量Q_实际，当实际供水流量Q_实际与理论供水总流量Q_总不同时，调节水泵4；

S3、当实际供水流量Q_实际与设定的供水总流量Q_总相同时，基于分区降雨箱18的预设降雨区域和预设降雨区域的降雨强度，控制与预设降雨区域相对应的第一流量控制阀7的开度，进行降雨；

S4、关闭与预设降雨区域相对应的第一流量控制阀7，打开第二流量控制阀8，结束降雨，关闭水泵4，停止供水系统。

在本说明述的一些实施例中，方法还包括，当分区降雨箱18的预设降雨区域改变时，控制与改变后的预设降雨区域相对应的第一流量控制阀7打开；当预设降雨区域的降雨强度改变时，调整与预设降雨区域相对应的第一流量控制阀7的开度。

在本说明述的一些实施例中，打开进水阀3、第一流量控制阀7、第二流量控制阀8，关闭降雨箱18的排水阀19，调试降雨装置密封性能；打开预定降雨区域的第一流量控制阀7，关闭其他区域的第一流量控制阀7；打开预定降雨区域的排水阀19，关闭全部区域的第二流量控制阀8，让预定降雨区域准备降雨；基于在程序界面输入的指定供水总流量Q，监测实际供水总流量Q实，调整Q实与Q一致；监测预定降雨区域排水管路21的流量，待排水流量与进水流量一致且稳定后，关闭排水阀19与第二流量控制阀8，开始模拟人工降雨；间隔预定时间改变一次降雨强度，并基于监测数据绘制预定降雨区域的降雨强度与降雨量曲线；重复前述步骤至预定降雨区域的降雨模拟结束，关闭预定降雨区域的第一流量控制阀7与所有第二流量控制阀8，打开其他区域的第一流量控制阀7，模拟其他区域的人工降雨，并基于监测数据绘制其他区域的降雨强度与降雨量曲线；打开第二流量控制阀8，停止降雨；关闭第一流量控制阀7，打开排水阀19排水。下面具体结合图1至图9，下面针对基于边坡模型数据分析的降雨模拟方法具体解释如下：

步骤1：按图1所示安装供水装置、控制装置、支撑装置与降雨装置。安装步骤如下：

①安装图6所示伸缩支撑架，将伸缩架降到最低位置，在支撑架上安装分区降雨箱18，启动液压装置将分区降雨箱18顶升至指定降雨高度H。

②如图4所示分区降雨箱18底板上按图2所示安装单向止回阀13、分向阀14、针头。

③按图3所示在分区降雨箱18底部安装排水管路21、第二流量计20、排水阀19。

④安装图5所示分区降雨箱18顶盖。

⑤按图1所示，安装水箱2，水箱2出水口连接进水阀3的进水口，进水阀3的出水口连接变频泵的进水口，变频泵的出水口连接第一流量计5的进水口，第一流量计5的出水口连接一级供水管路。

⑥按图1所示，一级供水管路在分区降雨箱18处按分流6对二级供水管路，每对二级供水管路中的一支连接分区降雨箱18分区进水口，另一支连接三级供水管路17。

⑦三级供水管路17连接分向阀14的进水口。

步骤2：打开进水阀3、第一流量控制阀7、第二流量控制阀8，关闭分区降雨箱18的排水阀19，调试降雨装置密封性能。

步骤3：打开1号区与6号区的第一流量控制阀7，关闭2～5号区的第一流量控制阀7；打开1号与6号区的排水阀19，关闭全部区域的第二流量控制阀8，让1号区与6号区准备降雨。

步骤4：在程序界面输入指定供水总流量Q，输入1号区进水流量Q₁和6号区进水流量Q₆。

步骤5：监测实际供水总流量Q_实，调整Q_实与Q一致。

步骤6：监测1号区与6号区排水管路21的流量，待排水流量与进水流量一致且稳定后，关闭排水阀19与第二流量控制阀8，开始模拟人工降雨。

步骤7：降雨持续时间为30min，每10min改变一次降雨强度。

步骤8：程序每10min记录一次降雨强度与降雨量，1号区的降雨强度为i₁＝10mm/min、i₂＝8mm/min、i₃＝9mm/min，降雨量为Q₁＝3ml/min、Q₁＝4ml/min、Q₁＝5ml/min。6号区的降雨强度为i₁＝4mm/min、i₂＝5mm/min、i₃＝6mm/min，降雨量为Q₁＝2ml/min、Q₁＝5ml/min、Q₁＝8ml/min。程序根据监测数据，自动绘制降雨强度折线图与降雨量折线图，如图7所示的1号区与6号区对应曲线图。

步骤9：重复步骤3～步骤8，关闭1号区与6号区的第一流量控制阀7与所有第二流量控制阀8，打开2～5号区的第一流量控制阀7，模拟2～5号区的人工降雨。程序自动记录2～5号区与的降雨强度与降雨量，2号区降雨强度为i₁＝8mm/min、i₂＝7mm/min、i₃＝6mm/min，降雨量为Q₁＝5ml/min、Q₁＝6ml/min、Q₁＝7ml/min；3号区降雨强度为i₁＝10mm/min、i₂＝9mm/min、i₃＝8mm/min，降雨量为Q₁＝7ml/min、Q₁＝8ml/min、Q₁＝9ml/min；4号区降雨强度为i₁＝9mm/min、i₂＝6mm/min、i₃＝5mm/min，降雨量为Q₁＝4ml/min、Q₁＝5ml/min、Q₁＝6ml/min；5号区降雨强度为i₁＝7mm/min、i₂＝9mm/min、i₃＝8mm/min，降雨量为Q₁＝3ml/min、Q₁＝5ml/min、Q₁＝6ml/min。程序根据监测数据自动绘制降雨强度与降雨量曲线，如图7所示1～6号区域的降雨强度与降雨量曲线图形。

步骤10：试验结束，打开第二流量控制阀8，停止降雨；关闭第一流量控制阀7，打开排水阀19排水。

综上，本发明本系统利用分向阀的进水与出水独立工作功能、止回阀的阻止回流功能与降雨箱上下供水回路，控制分向阀与单向止流阀的不同开合情况，从而实现针头的自动开关功能，解决了针孔式降雨装置自动化程度低的缺陷，还利用方案中的针头自动开关功能，先关闭针头，打开降雨箱排水管将水流导出，待降雨箱中流量达到指定值且稳定后，关闭排水管，打开针头，开始模拟降雨，有效的避免流量调节过程中因非稳定流量对试验造成的误差。利用智能变频泵控制一级水管的供水总流量，利用流量电磁阀控制各分区的供水流量，并利针头的自动开合功能，实现降雨箱内任意区域的变雨强降雨功能。本发明可实时控制变频泵的频率、监测流量计的实测值、调节流量控制阀的开合程度，实现针管式降雨装置的智能化控制，能准确地同时模拟多区域稳定变雨强均匀降雨的试验条件，为岩土工程和环境工程相关研究提供可靠的试验参数。

虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。本发明是参照根据本发明实施例的方法的流程图和/或方框图来描述的。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。