摄影法在人工降雨装置水滴终点速度中的应用研究_梁伟

第13卷第2期水土保持研究Vol.13No.22006年4月ResearchofSoilandWaterConservationApr.,2006①摄影法在人工降雨装置水滴终点速度中的应用研究梁伟1,程复1,赵廷宁1,杨建英1,刘小牛2(1.北京林业大学水土保持学院,北京100083;2.中国农业大学,北京100094)摘要:结合实例详细介绍了摄影法在测定人工降雨装置水滴降落终点速度的应用。试验结果表明:在不同雨强下相同粒径的水滴降落速度相同,与理论值之间的差别介于0.01～0.05m/s,其原因主要是由于测量时有部分水滴的位置并不是打击地面时的位置。通过分析软件SPSS对雨强与平均终点速度的相关性分析,得出雨强与平均终点速度无相关性。试验认为该方法用于测定水滴降落终点速度可行,其方法简单、易操作,为以后从事此方面研究的工作人员提供了科学依据。关键词:人工降雨装置;摄影法;水滴终点速度中图分类号:TP27;S157文献标识码:A文章编号:1005-3409(2006)02-0014-03StudyontheMethodofPhotographApplicationoftheRainfallTerminalSpeedintheArtificialSimulatingRainfallEquipmentLIANGWei1,CHENGFu1,ZHAOTing-ning1,YANGJian-ying1,LIUXiao-niu2(1.CollegeofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;2.ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China)Abstract:Themethodofphotographisappliedintheartificialsimulatingrainfallequipmenttomeasuretherainfallterminalspeed.Itcanbeconcludedthatunderdifferenetrainfallintensityhavethesamerainfallspeedwithsamerainfalldiameter.Contrasttothetheories,thedifferencebetween0.01m/sand0.05m/s,themainresultiswhenmeasuringhavepartofraindropdonotattackthepositionofground.ThesoftwareSPSSanalyzethedata,theresultindicatesthatthereisnorelationbetweenrainfallintensityandtheaveragerainfallterminalspeed.Themethodusedforthemeasurementofrainfallterminalspeedisfeasible,anditissimpleandeasytooperate,whichprovidesscientificbasisforresearchersengagedinthisaspect.Keywords:artificialrainfallequipment;themethodofphotograph;rainfallterminalspeed传统的摄影法是适用于在实验室内观测模拟降雨的一种较为常用的方法,观测中,先用摄影机拍摄出正在下落的雨滴的相片,然后在显微镜下量测雨滴的粒径[1]。在土壤侵蚀研究中,Ellison(1944)通过实验发现,溅蚀与雨滴大小、雨滴降落速度和雨强有关。Mihara(1951)和Free(1960)发现溅蚀直接与降雨动能有关。计算降雨侵蚀力EI值时,首先需要计算一次降雨的总动能,它是指一次降雨过程中所有雨滴具有的总能量。降雨能量难以直接测量,所以通过观测雨滴大小分布和雨滴终点速度进行计算得到[2]。在水土保持研究工作中,利用天然降雨进行野外试验径流小区土壤流失量的观测是普遍采用的方法。要得出定量的结果,需有足够的系列资料,积累年限一般15～20年和可靠的数据,有时往往因某些原因或资金不足,造成资料短缺或数据不可靠而被废弃[3]。应用人工模拟降雨装置,就可克服上述缺点,缩短试验周期,加速土壤侵蚀规律研究的过程[4]。在实践中通过测定雨滴的大小以及落地速度来评价降雨装置模拟天然降雨的适宜性,研制模拟降雨装置必须考虑率定水滴的降落终点速度。因此测定雨滴降落终点速度的研究在科研、生产实践中有重要意义。1雨滴速度研究方法简介中国科学院水土保持研究所孙清芳等根据滤纸色斑