人工降雨器及雨點粒徑分佈與落速之試驗研究

Abstract

研究或預測土壤沖蝕時，直接或間接地受到自然降雨雨點粒徑分佈和終端速度之影響 ，此二因子乃推估自然降雨動能之必要資料。長期搜集自然降雨資料，將發現降雨具 有區域性且分佈甚廣，而延時短、降雨強度高之觀測資料不易收集。利用人工降雨模 擬裝置來研究土壤沖蝕，不僅省時省力，可控制雨滴粒徑分佈和降雨落速，且其結果 具有可重覆性(reproducibility) 及連續性(continuity)。因此，人工降雨是從事土 攘沖蝕研究之重要工具。 本研究採用二組室內人工降雨器，以模擬均勻與非均勻降雨，此降語器之最大降雨強 度為300mm/hr。本文對於量測雨點粒徑分怖與落速之方法亦進行深入探討。在雨滴粒 徑量測方面，本研究自行設計了一個由計時器控制快們移動速度之電動雨滴收集盒， 利用染色濾紙法及高解析度、高灰度值並可自動分析水滴面積之彩色影像掃描處理系 統(Color Image Scanner Analysis System) ，精確而迅速地推估雨點粒徑分佈。至 於水滴降落速度試驗方面，本研究採用了兩種試驗方法。第一種方法係利用美製數位 式高頻閃光測器，配合照相機實施攝影量測，而第二種方法係利用紅外線感應器量測 。 根據實驗結果，本文對兩種量測水滴速度、兩種量測水滴粒徑方法，以及人工降雨器 之優缺點進行評估。本研究無論對於室內沖蝕力學之基礎試驗、自然降雨特性之了解 ，以及土壤沖蝕、土石流之試驗研究皆有助益。