Symulator opadów
_(2).jpg)
Symulator opadów jest wykorzystywany w gleboznawstwie i hydrologii do badania reakcji gleby na opady atmosferyczne . Naturalne opady są trudne do wykorzystania w eksperymentach , ponieważ ich czasu i intensywności nie można wiarygodnie odtworzyć. Wykorzystanie symulowanych opadów znacznie przyspiesza badanie erozji , spływu powierzchniowego i wymywania .
Najprostsze symulatory opadów pokazują jakościowo, co dzieje się z glebą podczas opadów. Są przydatne do wyjaśnienia, w jaki sposób nawóz może spływać (wymywać), zamiast dostarczać składniki odżywcze uprawom .
Historia
Ewolucja symulatora opadów rozpoczęła się pod koniec XIX wieku, kiedy niemiecki naukowiec Ewald Wollny formalnie badał erozję. Ponieważ badania trwały do początku lat 1910-tych, zaprojektowano eksperymentalne poletka polowe, aby uchwycić spływ z naturalnych opadów. W latach trzydziestych XX wieku pionierzy badań nad erozją zacieśnili kontrolę nad swoimi eksperymentami, budując pierwsze symulatory opadów, zwykłe spryskiwacze lub rurki z otworami. Otwory te zostały zastąpione w latach 60. dyszami pełnostożkowymi, starannie dobranymi w celu dokładnego przybliżenia:
- Wielkość kropli wody deszczowej
- Prędkość kropli w momencie uderzenia o ziemię
- Jednorodność kropel na wykresie, aby zapewnić dokładną symulację opadów
Symulatory z lat 60. XX wieku potrafiły symulować tylko jedno natężenie opadów. W latach 80. elektrozawory mogły modulować przepływ wody, aby dynamicznie zmieniać intensywność symulowanych opadów, podobnie jak intensywność opadów zmienia się naturalnie podczas burz. projektu przewidywania erozji wodnej w celu aktualizacji uniwersalnego równania utraty gleby zastosowano symulatory opadów .
Rozważania projektowe
Zamiar
Nowoczesne symulatory badawcze są zwykle projektowane z myślą o zadaniach, które mają wykonywać, od prostych demonstracji dla rolników po zaawansowane badania naukowe erozji , spływu powierzchniowego i wielkości osadów . Inne badania naukowe mogą obejmować ocenę zarządzania uprawą , skutków zagęszczania gleby , zaskorupiania gleby i infiltracji gleb rolniczych.
.jpg)
W badaniach erozji, jeśli nad glebą nie ma baldachimu upraw, należy dokładnie symulować rozkład wielkości i końcową prędkość kropli deszczu, ponieważ wpływają one na erozję rozbryzgową .
Wymagania
Głównymi elementami symulatora opadów są generator kropel, system zasilania wodą i ewentualnie przednia szyba.
System podawania wody
System zasilania wodą może być bezciśnieniowy lub ciśnieniowy. Systemy bezciśnieniowe zwykle składają się ze zbiornika na wodę zawieszonego nad polem. Grawitacja przenosi wodę na działkę. Systemy ciśnieniowe wykorzystują pompę do przemieszczania wody na działkę.
Generatory kropli
Generatory kropel przekształcają przepływ wody w symulowane krople deszczu. Istnieją dwa rodzaje generatorów kropli. Pierwszy typ to bezciśnieniowy system podawania zasilany grawitacyjnie, taki jak perforowana rura, wiszące przędze lub szereg igieł strzykawek , które tworzą krople. Drugi typ to ciśnieniowy system podawania połączony z dyszą. Wysokość generatora kropel jest ważna w wielu symulatorach naukowych, aby zapewnić, że kropelki wody zbliżają się do prędkości granicznej w kierunku do dołu. Typowa wysokość wynosi trzy metry (dziesięć stóp). dyszę z pełnym stożkiem który różni się od większości dysz irygacyjnych. Dysze pełnostożkowe są specjalnie zaprojektowane do rozpylania bardzo równomiernego rozprowadzenia . Dysze pełnostożkowe mogą być kwadratowe lub okrągłe. Kwadratowe dysze lepiej nadają się do prostokątnych poletek, podczas gdy okrągłe dysze lepiej nadają się do okrągłych poletek.
Szyby przednie
Szyby przeciwwiatrowe zapobiegają zdmuchnięciu kropli wody z działki przez wiatr. Przednia szyba może być lekką plandeką, powszechną w przenośnym symulatorze opadów deszczu, używaną do eksperymentów o krótszym czasie trwania, lub może to być spora konstrukcja w przypadku stałego symulatora, powszechnego w badaniach długoterminowych. Istnieje kompromis między cięższymi szybami przednimi, które zazwyczaj wytrzymują silniejsze wiatry, a lżejszymi szybami przednimi, które są łatwiejsze w transporcie.
Typ ramki
Symulator opadów można rozróżnić po rodzaju zastosowanej ramki:
- Symulator opadów atmosferycznych ma prostokątną ramę.
- Symulator drabiny Norton wyróżnia się dużą trójkątną ramą.
- Symulator obrotowego wysięgnika to stały symulator przypominający system nawadniania z centralnym obrotem .
- Symulator dyszy oscylacyjnej to symulator ze zraszaczem, który obraca się w celu pokrycia dystrybucji dużej działki.
Inne względy
- Symulatory o stałym natężeniu są tańsze w produkcji; jednak symulatory o zmiennej intensywności mogą dokładnie symulować zmiany intensywności naturalnego deszczu, typowego dla większości burz . Przepływy o zmiennym natężeniu są generowane przez szybkie włączanie i wyłączanie zaworu elektromagnetycznego lub wtryskiwanie powietrza do przewodów.
- Symulatory terenowe są przydatne w eksperymentach, które symulują to, co dzieje się w warunkach polowych, podczas gdy symulatory laboratoryjne zapewniają ściślejszą kontrolę eksperymentów.
