本發明涉及降雨模擬，特別是涉及一種能夠防止管道內生藻的人工降雨模擬系統。

背景技術：

1、人工降雨模擬系統作為模擬降雨過程及其對植物、土壤等影響的主要手段和重要平臺，具有重大意義。它能夠在短期內助力研究降雨的形成和演變規律，以及其對環境和生態系統的影響。在全球氣候變暖的大背景下，降雨的季節性和強度發生改變，極端降雨事件的頻率和強度增加，使得研究降雨對水土保持、生態水文、植物-水分關系和水量平衡等方面的影響成為國內外研究的熱點。

2、目前，國內外眾多研究機構已建成大量降雨模擬系統。就現有研究來看，主要聚焦于降雨設備(降雨噴頭)的精度和均勻度，以及降雨噴頭類型，例如針頭式、懸線式、管網式與降雨噴頭式等方面的技術研究。然而，在降雨管道中除藻技術和防生藻技術方面，卻存在嚴重的研究匱乏。

3、以中國科學院沙坡頭沙漠試驗研究站基于蒸滲儀群建成的智能降雨模擬系統為例，在試驗實踐過程中發現，該系統的儲水箱和管道內藻類極易滋生繁殖。這一問題導致了管道或降雨降雨噴頭堵塞，進而致使降雨精度和均勻度下降，嚴重影響了降雨模擬系統的正常運行和研究結果的準確性。因此，研發一種能夠有效防止管路生藻的人工降雨模擬系統，對于保證野外降雨模擬系統長期穩定運行，推動相關領域研究的深入開展，具有迫切的現實需求和重要的應用價值。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種能夠防止管道內生藻的人工降雨模擬系統，以解決上述現有技術存在的問題，防止管路內滋生繁殖藻類，進而避免因藻類的存在造成管道或降雨降雨噴頭的堵塞。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

3、本發明提供一種能夠防止管道內生藻的人工降雨模擬系統，包括：

4、支撐架；

5、儲水箱，所述儲水箱的頂部設置有進水口，所述進水口上設置有進水管，所述進水管上設置有第一電磁開關閥，所述儲水箱的底部設置有排水口，所述排水口上設置有第二電磁開關閥；

6、水泵，所述水泵設置在所述儲水箱內；

7、主上水管，所述主上水管一端伸入所述儲水箱內并與所述水泵的出水口連接，所述主上水管與所述支撐架固連，所述主上水管上設置有第三電磁開關閥；

8、多個降雨噴頭，每個所述降雨噴頭都設置在所述支撐架的頂部且都與所述支撐架固連，所述降雨噴頭朝下，每個所述降雨噴頭的進水口都通過支上水管與所述主上水管連通，且所述降雨噴頭與所述支上水管一一對應，每個所述支上水管上都設置有第四電磁開關閥；

9、注氣排空單元，所述注氣排空單元包括氣泵，所述氣泵的出氣口通過注氣管與所述主上水管連通，所述注氣管與所述主上水管的連通處較所述第三電磁開關閥遠離所述水泵，所述注氣管上設置有第五電磁開關閥；

10、控制單元，所述控制單元包括控制器和觸摸屏，所述觸摸屏與所述控制器信號連接，所述控制器用于控制所述第一電磁開關閥、所述第二電磁開關閥、所述第三電磁開關閥、所述第四電磁開關閥、所述第五電磁開關閥、所述水泵及所述氣泵的啟閉；所述控制器能夠在關閉所述水泵的同時，關閉所述第一電磁開關閥和所述第三電磁開關閥，并開啟所述第二電磁開關閥、所述第四電磁開關閥、所述第五電磁開關閥及所述氣泵，并在維持設定時間后，再關閉所述第二電磁開關閥、所述第四電磁開關閥、所述第五電磁開關閥及所述氣泵。

11、優選的，每個所述降雨噴頭上周向均勻設置有三個120°側噴式噴嘴。

12、優選的，所述儲水箱內的頂部設置有與所述控制器信號連接的液位傳感器。

13、優選的，所述主上水管和所述支上水管都采用帆布水管。

14、優選的，所述降雨噴頭的數量為12個。

15、優選的，全部所述降雨噴頭在同一水平面內均勻分布。

16、優選的，所述主上水管部分位于所述支撐架的頂部。

17、優選的，所述儲水箱和所述水泵都設置在所述支撐架旁。

18、優選的，所述儲水箱的頂部設置有透氣孔。

19、優選的，所述儲水箱的材質為不銹鋼。

20、本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

21、本發明的防止管道內生藻的人工降雨模擬系統通過整合支撐架、儲水箱、水泵、主上水管、降雨噴頭、注氣排空單元以及控制單元等多部分，構建起一個完整且高效的降雨模擬體系。各部分協同運作，不僅實現了降雨模擬的基本功能，還通過獨特的設計有效解決了管道生藻的難題，確保系統長期穩定運行，這為降雨相關研究提供了可靠的技術平臺。

22、進一步的，儲水箱頂部設進水口及第一電磁開關閥，底部設排水口及第二電磁開關閥。進水口的設計方便水源注入，第一電磁開關閥在控制單元的作用下，能精準控制進水時機與流量，確保儲水箱內水量滿足實驗需求。底部排水口配合第二電磁開關閥，可及時排空儲水箱內的水，在需要對儲水箱進行清理或維護時，能快速便捷地完成操作，同時避免藻類在積水中持續滋生，從源頭減少藻類繁殖的可能性。

23、進一步的，水泵設置在儲水箱內，其出水口與主上水管連接。水泵將儲水箱內的水加壓輸送至主上水管，主上水管與支撐架固連，保證了輸水過程的穩定性。第三電磁開關閥設置在主上水管上，可控制主管道水流的通斷。當系統停止運行時，關閉第三電磁開關閥，能防止水在管道內長時間滯留，降低藻類滋生風險。而且，主上水管與支撐架的穩固連接，確保了整個輸水系統的可靠運行，避免因晃動或位移導致的漏水等問題。

24、進一步的，多個降雨噴頭設置在支撐架頂部，朝下安裝且通過支上水管與主上水管連通，每個支上水管上設第四電磁開關閥。降雨噴頭與支上水管一一對應，且第四電磁開關閥能獨立控制每個降雨噴頭的工作狀態，這使得在模擬降雨時，可以靈活調整降雨噴頭的開啟數量與分布，實現不同降雨強度和均勻度的模擬。同時，降雨噴頭與支上水管的連接方式以及電磁開關閥的設置，有利于在系統停止運行后，迅速排空管道內的積水，減少藻類生存環境。

25、進一步的，注氣排空單元的氣泵通過注氣管與主上水管連通，且連通處較第三電磁開關閥遠離水泵。在降雨模擬系統運行結束后，控制單元啟動氣泵，氣泵產生的氣流通過注氣管進入主上水管，再經支上水管到達各個降雨噴頭，將管道內殘留的水分吹干。這種設計能有效抑制藻類在潮濕環境下的滋生，從根本上解決了管道因積水而導致藻類繁殖的問題，大大延長了管道的使用壽命，提高了系統運行的穩定性和可靠性。

26、進一步的，控制單元的控制器能統一控制第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、水泵及氣泵的啟閉。通過預先設定的程序，控制器可根據實驗需求，精確控制整個降雨模擬過程，包括進水、排水、輸水以及注氣排空等各個環節。這種智能化的控制方式不僅提高了實驗的準確性和可重復性，還極大地提高了系統的運行效率，降低了人工操作成本，同時確保了各部分設備的協同工作，有效防止管道內生藻問題的發生。

27、進一步的，每個降雨噴頭上周向均勻設置三個120°側噴式噴嘴，這種設計使得降雨噴頭噴出的水流能夠更均勻地覆蓋目標區域，模擬出更接近自然降雨的效果。同時，多角度的噴水方式也減少了因局部水流集中或分散不均導致的實驗誤差，提高了降雨模擬的準確性和可靠性。

28、進一步的，儲水箱內頂部設置與控制器信號連接的液位傳感器，液位傳感器實時監測儲水箱內的水位高度，并將信號反饋給控制器。控制器根據液位信息，自動控制第一電磁開關閥的開啟與關閉，確保儲水箱內始終保持合適的水位，既避免了因水位過高導致的溢出風險，又防止了因水位過低影響系統正常運行，進一步保障了系統的穩定運行和實驗的順利進行。

29、進一步的，主上水管和支上水管采用帆布水管，帆布水管具有柔韌性好、輕便等優點。柔韌性好使得管道在安裝和使用過程中能夠靈活適應不同的地形和實驗布局需求，減少因管道彎折導致的水流不暢問題。輕便的特性則降低了整個系統的安裝難度和成本，同時帆布材質相對不易附著藻類，配合注氣排空單元等設計，能更好地防止藻類在管道內滋生。

30、進一步的，降雨噴頭數量為12個且在同一水平面內均勻分布，這種設置保證了降雨模擬的覆蓋范圍和均勻度。在實驗過程中，能夠使模擬降雨均勻地作用于實驗區域，避免了因降雨噴頭分布不均導致的局部降雨強度差異過大的問題，為研究降雨對植物、土壤等的影響提供了更準確的實驗條件。

31、進一步的，主上水管部分位于支撐架頂部，這種布局使得主上水管與降雨噴頭的連接更加緊湊合理，減少了輸水過程中的水頭損失，提高了輸水效率。同時，緊湊的布局也便于維護和管理，降低了因管道過長或復雜布局導致的故障風險。

32、進一步的，儲水箱和水泵設置在支撐架旁，這種設計方便了設備的安裝、維護和檢修。同時，將儲水箱和水泵放置在相近位置，縮短了水泵與儲水箱之間的連接管道長度，減少了水流阻力，提高了系統的輸水效率，并且有利于整體系統的穩定性和美觀性。

33、進一步的，儲水箱頂部設置透氣孔，透氣孔的存在保證了儲水箱內的氣壓平衡。在進水和排水過程中，透氣孔能避免因氣壓變化導致的水流不暢或水箱變形等問題，確保儲水箱的正常運行，同時也有助于減少因氣壓不穩定對藻類滋生環境的影響。

34、進一步的，儲水箱采用不銹鋼材質，不銹鋼具有較高的強度和硬度，能夠承受較大的壓力和重量。這使得不銹鋼儲水箱可以設計成各種形狀和尺寸，滿足不同的儲水需求，即使在儲存大量水的情況下，也能保持結構的穩定性，不易發生變形或破裂。相比一些塑料或玻璃鋼材質的水箱，不銹鋼水箱在強度方面具有明顯優勢，能更好地適應不同的安裝環境和使用條件，如在高層建筑、工業廠房等場所，不銹鋼水箱能可靠地儲存和供應水。由于不銹鋼的耐腐蝕性強，不易生銹和損壞，因此在使用過程中不需要頻繁進行防腐處理和維修。相比一些容易腐蝕的材質，如鑄鐵水箱，不銹鋼水箱可以節省大量的維護費用和時間成本。