Original paper

Comparison of rainfall characteristics of a small portable rainfall simulator and a portable wind and rainfall simulator

[Vergleich der Regencharakteristika einer Kleinberegnungsanlage und einer Wind-/ Beregnungsanlage]

Fister, W.; Iserloh, T.; Ries, J.B.; Schmidt, R.G.

Abstract

In this investigation two rainfall simulators have been compared, concerning drop size distribution, drop fall velocity, and spatial rainfall distribution. Additionally, the effect of wind onto rainfall characteristics is measured with the combined wind and rainfall simulator.The results indicate that the used nozzles in both simulators have very small water discharge fluctuations (< 2%). regarding drop size distribution a very close relation of both simulators and natural rainfall (marshall & palmer distribution) can be observed. owing to low fall heights, measured drop fall velocities are too slow ranging from 3.4 to 5 m s−1. The spatial rainfall distribution of the small rainfall simulator is very homogenous with a Chistiansen Coefficient (CU) of 91%. In contrast, the combined wind and rainfall simulator has CU values of 60%, which clearly improve with simultaneous simulation of wind (CU = 76%). The collected variables of both simulators show extremely low fluctuations throughout all tests and are therefore reproducible in field investigations at any time.

Kurzfassung

In dieser Untersuchung geht es um den direkten Vergleich der Regeneigenschaften zweier Regensimulatoren, insbesondere hinsichtlich des Tropfengrößenspektrums, der Fallgeschwindigkeit und räumlichen Verteilung der Tropfen sowie der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Mit der kombinierten Wind-/Beregnungsanlage wird zudem untersucht, welchen Ein fluss der zugeschaltete Wind auf die Regeneigenschaften dieser Anlage ausübt.Die Ergebnisse der Kalibrierungen belegen, dass die eingesetzten Düsen beider Regensimulatoren eine äußerst geringe Mengenabweichung pro Zeiteinheit aufweisen (< 2%). bezüglich der tropfengrößenverteilung wurde eine sehr gute Übereinstimmung beider anlagen mit dem natürlichen niederschlagsspektrum (marshall & palmer-verteilung) festgestellt. im gegensatz dazu sind die tropfenfallgeschwindigkeiten entsprechend der geringen fallhöhe zu niedrig (3.4-5 m s−1). Die räumliche Verteilung des Niederschlags der Kleinberegnungsanlage ist sehr homogen (Cu = 91%); im Gegensatz dazu weist die Wind-/Beregnungsanlage in Simulationen ohne Wind Inhomogenitäten (Cu = 60%) auf, während mit Wind diese deutlich ausgeglichen werden (Cu = 76%). Alle genannten Messgrößen weisen über alle Versuche beider Anlagen äußerst geringe Schwankungen auf und sind damit im Gelände jederzeit sicher reproduzierbar.

Keywords

rainfall simulatorwind erosionwater erosioncalibration methodsdrop size distributiondrop fall velocityspatial rainfall distribution