在实验室或野外人工控制条件下，重现自然界某些特定的土壤侵蚀现象，为探求其侵蚀、产沙机制或有关水土保持措施的防治功能及蓄水保土效益，进行定性、定量分析的试验方法。该法在20世纪40年代创建，经过不断改进，模拟设施日益精确、形式多种多样、功能日趋完善，已应用在建立和检验通用土壤流失方程、坡面水土流失预报及滑坡、泥石流防治等方面。

发展概况

20世纪50年代后期，中国黄河水利委员会水利科学研究所研制了便携式人工模拟降雨装置的喷头及支架，取得了初步成果。60年代中期以后，中国科学院地理研究所、西北水土保持研究所，黑龙江、辽宁、吉林、山西及陕西等省的水土保持研究所、黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站等，先后开展了土壤侵蚀模拟工作。

1943年美国的威尔姆（Wealmy）研制出F形管嘴的人工模拟降雨装置，1958年迈耶（L.D.Meyer）和麦丘恩（D.A.McCune）在珀杜大学研制出称为“Rainsimulator”的人工模拟降雨装置，而后在拉菲特国家土壤侵蚀实验室有所改善。日本筑波科学城防灾研究中心建有侵蚀模拟大厅。加拿大、俄罗斯、以色列及荷兰等均开展了这项实验研究工作。

20世纪30年代末，拜格诺（Bognold）创造性地运用了卡门（V.Karman）及普朗特（L.Prandtl）等建立的现代流体力学理论，进行风洞模拟实验，标志了风蚀定量研究的开始。加拿大的圭尔夫大学利用室内及车载式风洞及激光技术研究风力侵蚀。此外，日本还用缩尺模型模拟滑坡及泥石流等侵蚀现象。

试验内容 主要用人工降雨装置模拟天然降雨的主要特性，如雨滴谱、雨滴降落末速和降雨能量对坡面土壤的击溅、分离和径流输移等；通过风洞试验模拟不同风速的沙粒起动、滚动、跃移等，通过模型模拟滑坡、泥石流的内在机制等。目的是研究水蚀、风蚀、重力侵蚀及泥石流的发生、发展与演变规律及主要侵蚀因子之间的定量关系。为防治水土流失采取对策措施、制定治理规划、估算水土保持效益提供科学依据。用人工模拟降雨装置可大大缩短试验周期，控制影响主导因素。世界上有不少国家除保留少数天然降雨径流小区外，几乎所有坡地水土流失资料都来自人工模拟降雨试验。

美国早在1930年就开始人工模拟降雨装置功能实验。初期只是总量模拟；1940年，劳斯（J.O.Laws）及派森（D.A.Paisons）以雨强和雨滴谱来模拟天然降雨；1950年前后才开始进行降雨能量模拟。

20世纪80年代中期，黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站进行模拟的降雨特性及技术参数如下：①均匀性。装置的降雨均匀系数为0.61～0.88，均值为0.83；天然降雨的均匀系数为0.87～1.00，均值为0.95。②雨滴级配及中数滴径（d₅0）。人工降雨的最大滴径为天然降雨的70%左右；人工降雨的中数滴径与天然降雨只相差0.1～0.4 mm。③动能与雨强。模拟装置动能为天然降雨的74%～92%，均值为85%以上。

模拟装置形式与组成

分野外及室内两大类。

（1）野外人工模拟降雨装置分小型、中型和大型3种：①小型装置的喷洒面积小于4 m²，荷兰韦格宁根（Wageningen）农业大学研制的系列装置中，最小型的喷洒面积仅25 cm×25 cm，可骑自行车搬运；美国的麦丘恩型人工降雨器，整个设施如喷头支架、防风帷幕及水箱等可由拖车运载。②中型装置的喷洒面积为1.8 m×22.6 m或3 m×25 m。③大型装置的喷洒面积可达200 m²，大中型装置一般为框架式单元结构，可进行任意组合。

（2）室内人工模拟降雨装置分小型及中型2种。中国科学院地理科学与资源研究所建立的室内模型模拟降雨设施，喷洒面积为2.77 m×7.73 m，测试仪表半自动化，数据处理自动化。日本防灾研究中心侵蚀模拟大厅的面积达48 m×72 m，屋盖可以在轨道上移动，自动控制及数据处理功能都很强。