[發(fā)明專利]雙筒互補(bǔ)型全自動(dòng)降水蒸發(fā)測量系統(tǒng)及測量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710343093.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN106970433B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國學(xué);陳衛(wèi);馮能操;史東華;周波;李雨;王志飛;雷昌友;魯青;洪為善;陳興農(nóng);韓松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江水利委員會(huì)水文局
• 主分類號(hào): G01W1/14
• 分類號(hào): G01W1/14;G01N7/14
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 胡盛登

1.一種利用雙筒互補(bǔ)型全自動(dòng)降水蒸發(fā)測量系統(tǒng)進(jìn)行測量的方法，其特征在于：所述雙筒互補(bǔ)型全自動(dòng)降水蒸發(fā)測量系統(tǒng)包括承雨口、量水筒以及蒸發(fā)器，承雨口下端與量水筒連通，在量水筒的下端設(shè)置有第一電動(dòng)排水閥用于通過排水口將量水筒內(nèi)的水排出，在量水筒內(nèi)設(shè)置有第一傳感器，所述蒸發(fā)器的底部設(shè)置有第二電動(dòng)排水閥用于通過排水口將蒸發(fā)器內(nèi)的水排出，蒸發(fā)器與蒸發(fā)測量筒通過連通管連通，在蒸發(fā)測量筒內(nèi)設(shè)置有第二傳感器，蒸發(fā)器通過管道還連接有補(bǔ)水泵，所述第一電動(dòng)排水閥、第一傳感器、第二電動(dòng)排水閥、第二傳感器以及補(bǔ)水泵均通過導(dǎo)線連接到采集控制器，所述量水筒、蒸發(fā)測量筒、第一傳感器、第二傳感器以及采集控制器均設(shè)置在儀器柜內(nèi)，方法包括以下步驟：

啟動(dòng)雙筒互補(bǔ)型全自動(dòng)降水蒸發(fā)測量系統(tǒng)，關(guān)閉第一電動(dòng)排水閥和第二電動(dòng)排水閥，承雨口收集降雨，采集控制器周期巡查量水筒的液面高度；

當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞑杉搅克矁?nèi)的水位正常，第二傳感器測量蒸發(fā)測量筒內(nèi)的水面高度正常時(shí)，采集控制器通過第一傳感器測量量水筒內(nèi)的起始水面高度P₁，經(jīng)過T時(shí)段觀測后，隨著降雨的持續(xù)，量水筒內(nèi)水面高度上升到P₂，那么該時(shí)段內(nèi)的降雨量用深度表示為

P＝k₁(P₂-P₁)…………………………………式(2)

k₁是量水筒橫截面積與承雨口截面換算系數(shù)，k₁＝w₁/w₂，其中w₁是量水筒橫截面積，w₂是承雨口橫截面積；

采集控制器通過第二傳感器測量蒸發(fā)測量筒內(nèi)的水面高度，蒸發(fā)器水量變化為

H＝k₂(H₂-H₁)………………………………………式(3)

H₁是觀測起始時(shí)刻蒸發(fā)器的水面高度，

H₂是觀測結(jié)束時(shí)刻蒸發(fā)器的水面高度，

k₂是水面高度換算系數(shù)，k₂＝(S₁+S₂)/S₁，其中S₁是蒸發(fā)器的橫截面積，S₂是蒸發(fā)測量筒的橫截面積，

蒸發(fā)量為

E＝P-H＝k₁(P₂-P₁)-k₂(H₂-H₁)………………………………式(4)

當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞑杉搅克矁?nèi)的水位超高，第二傳感器測量蒸發(fā)測量筒內(nèi)的水面高度正常時(shí)，采集控制器控制第一電動(dòng)排水閥打開，對(duì)量水筒進(jìn)行排水操作，同時(shí)采集控制器記錄下排水前第一傳感器和第二傳感器分別采集的量水筒液面高度P₃和蒸發(fā)測量筒的液面高度H₄；

排水結(jié)束后采集控制器控制第一電動(dòng)排水閥關(guān)閉，第一傳感器和第二傳感器再分別采集量水筒液面高度P₄和蒸發(fā)測量筒的液面高度H₅；

排水期間的降水量為k₂(H₅-H₄)，從排水結(jié)束時(shí)刻到觀測結(jié)束時(shí)刻的時(shí)段，水文行業(yè)觀測結(jié)束時(shí)刻一般為早上8點(diǎn)整，降水量為k₁(P₂-P₄)，式中P₂表示觀測時(shí)段結(jié)束時(shí)刻量水筒內(nèi)的水面高度；

所以觀測期間量水筒有排水事件發(fā)生時(shí)，觀測時(shí)段的累計(jì)降水量

P＝k₁(P₃-P₁)+k₁(P₂-P₄)+k₂(H₅-H₄)……………………式(5)

觀測時(shí)段內(nèi)的累計(jì)蒸發(fā)量

E＝P-H＝k₁(P₃-P₁)+k₁(P₂-P₄)+k₂(H₅-H₄)-k₂(H₂-H₁)……式(6)

當(dāng)?shù)诙鞲衅鞑杉秸舭l(fā)測量筒內(nèi)的水位超高，采集控制器控制第二電動(dòng)排水閥打開，設(shè)第二電動(dòng)排水閥開啟和關(guān)閉時(shí)刻蒸發(fā)器的水面高度分別為H₆、H₇,觀測時(shí)段的蒸發(fā)器液位累計(jì)變化量

H＝k₂(H₆-H₁)+k₂(H₂-H₇)………………………………式(7)

觀測時(shí)段內(nèi)的累計(jì)蒸發(fā)量

E＝P-H＝k₁(P₂-P₁)+k₁(P₂-P₄)+k₂(H₅-H₄)-k₂(H₆-H₁)-k₂(H₂-H₇)式(8)

排水期間的蒸發(fā)量忽略不計(jì)；(8)式是觀測時(shí)段量水筒和蒸發(fā)器都有排水情況的計(jì)算公式，量水筒和蒸發(fā)器同時(shí)需要排水時(shí)則分時(shí)執(zhí)行排水操作確保計(jì)量準(zhǔn)確；如果觀測時(shí)段只有蒸發(fā)器排水則觀測時(shí)段雨量用(2)式，觀測時(shí)段的蒸發(fā)器液位累計(jì)變化量用(7)式，觀測時(shí)段內(nèi)的累計(jì)蒸發(fā)量

E＝k₁(P₂-P₁)-k₂(H₆-H₁)-k₂(H₂-H₇)…………………………式(9)

當(dāng)天晴時(shí)間過長蒸發(fā)器液位過低補(bǔ)水泵自動(dòng)給蒸發(fā)器補(bǔ)水，觀測時(shí)段的蒸發(fā)器液位累計(jì)變化量計(jì)算方法與(7)相同，觀測時(shí)段內(nèi)的累計(jì)蒸發(fā)量

E＝P-H＝-k₂(H₆-H₁)-k₂(H₂-H₇)………………………………式(10)。