[發明專利]萬向地表徑流實時監測裝置

有效

• 申請號: 201710431205.9
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107085122B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 王森林;董增川;朱振業;朱彩琳;寇嘉瑋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00;G01N33/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種萬向地表徑流實時監測裝置，用于實時監測地表徑流深、流速和流向，通過重量傳感器測出實時地表徑流質量，通過三維力傳感器測出實時流向和實時力矩，通過中部支撐桿內部的線路，將實時地表徑流質量和實時力矩這兩個數據傳到中心處理器，經過物理和數學上的處理，從而得出實時地表徑流深、實時流速，將這兩者與實時流向通過信息傳輸模塊，輸出至相應設備。該監測裝置結構簡單，易操作，材料易獲得，可行性強；與計算方式相比，該發明所提供的監測方式具有較高的精確度，可減小工作量，節約時間，提高效率。

技術領域

本發明涉及一種監測裝置，尤其涉及一種萬向地表徑流實時監測裝置。

背景技術

地球上各種水體并非是靜止的，在太陽的輻射下，不斷地蒸發變成水汽進入大氣，并隨氣流輸送到各地，在一定的條件下形成降水回到地球表面，其中的一部分被植物截留和土壤儲蓄，通過蒸散發返回大氣，另一部分以地表徑流和地下徑流的形式匯入江河湖庫，最終回歸海洋。地球上各種水體通過這種不斷的蒸發、水汽輸送、冷凝降落、下滲、形成徑流的往復循環的過程稱為水文循環。

降雨經植物截留、填洼、下滲的損失過程稱為產流過程。降雨扣除這些損失后，剩余的部分稱為凈雨，凈雨在數量上等于它所形成的徑流量。

徑流分為地表徑流和地下徑流。地表徑流是指降水形成的沿著流域地面流動的水流，它是水文循環的一個重要環節，是河流水文情勢變化的根本因素。

有關地表徑流量的獲得大多是經過產流計算之后，將地下徑流扣除，即可得到地表徑流量。最常見的兩種產流方式為：蓄滿產流模式和超滲產流模式，兩種產流模式分別對應各自的產流計算方法。隨著研究的不斷深入，不同的產流計算方法和模型隨之產生。

然而，通過計算的方式獲得地表徑流，不僅需要依賴于大量的降雨、蒸發等水文基礎資料，且受模型選取、計算方法、水源劃分等一系列因素的影響，計算結果會與實際情況不相符合。

目前，有關地表徑流監測的研究很少。與計算相比，直接測量地表徑流不需要收集降雨等水文資料，也不需進行模型選取、計算等，可以減輕水文工作者的工作量，節省大量的時間。此外，實測得到的地表徑流更加接近實際情況，減小了誤差，從而使得后續的匯流計算誤差減小，水文預報更為準確。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種萬向地表徑流實時監測裝置，用于實時監測地表徑流深、流速和流向。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種萬向地表徑流實時監測裝置，包括頂部集雨器、中心處理模塊、側面防護裝置、重量傳感器、三維力傳感器、中部支撐桿、輸水管和底部支撐桿；其中，頂部集雨器與中心處理模塊相連，三維力傳感器與中部支撐桿相連，中心處理模塊通過三維力傳感器、中部支撐桿與重量傳感器相連，中心處理模塊與重量傳感器之間安裝有側面防護裝置；在頂部集雨器的底部開設圓孔，輸水管固定在圓孔中，穿過中心處理模塊，下端插入土壤中；底部支撐桿上端連接在重量傳感器的底部四周，下端插入土壤中。

進一步地，中心處理模塊包括中心處理器、信息傳輸模塊和電源封裝層，位于頂部集雨器的底端，且與頂部集雨器緊密相連。

進一步地，頂部集雨器為無蓋圓柱體。中部支撐桿為空心圓柱體，內部安裝有線路通道。側面防護裝置為透水性強的多孔面板。每兩根輸水管間隔一根底部支撐桿排列。

進一步地，中心處理器計算實時地表徑流深的具體步驟為：

由質量計算公式知：

m_t＝ρ·V_t

V_t＝π(R²-r²)h_t

因而有：