[发明专利]双筒互补型全自动降水蒸发测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种利用双筒互补型全自动降水蒸发测量系统进行测量的方法，其特征在于：所述双筒互补型全自动降水蒸发测量系统包括承雨口、量水筒以及蒸发器，承雨口下端与量水筒连通，在量水筒的下端设置有第一电动排水阀用于通过排水口将量水筒内的水排出，在量水筒内设置有第一传感器，所述蒸发器的底部设置有第二电动排水阀用于通过排水口将蒸发器内的水排出，蒸发器与蒸发测量筒通过连通管连通，在蒸发测量筒内设置有第二传感器，蒸发器通过管道还连接有补水泵，所述第一电动排水阀、第一传感器、第二电动排水阀、第二传感器以及补水泵均通过导线连接到采集控制器，所述量水筒、蒸发测量筒、第一传感器、第二传感器以及采集控制器均设置在仪器柜内，方法包括以下步骤：

启动双筒互补型全自动降水蒸发测量系统，关闭第一电动排水阀和第二电动排水阀，承雨口收集降雨，采集控制器周期巡查量水筒的液面高度；

当第一传感器采集到量水筒内的水位正常，第二传感器测量蒸发测量筒内的水面高度正常时，采集控制器通过第一传感器测量量水筒内的起始水面高度P₁，经过T时段观测后，随着降雨的持续，量水筒内水面高度上升到P₂，那么该时段内的降雨量用深度表示为

P＝k₁(P₂-P₁)…………………………………式(2)

k₁是量水筒横截面积与承雨口截面换算系数，k₁＝w₁/w₂，其中w₁是量水筒横截面积，w₂是承雨口横截面积；

采集控制器通过第二传感器测量蒸发测量筒内的水面高度，蒸发器水量变化为

H＝k₂(H₂-H₁)………………………………………式(3)

H₁是观测起始时刻蒸发器的水面高度，

H₂是观测结束时刻蒸发器的水面高度，

k₂是水面高度换算系数，k₂＝(S₁+S₂)/S₁，其中S₁是蒸发器的横截面积，S₂是蒸发测量筒的横截面积，

蒸发量为

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

当第一传感器采集到量水筒内的水位超高，第二传感器测量蒸发测量筒内的水面高度正常时，采集控制器控制第一电动排水阀打开，对量水筒进行排水操作，同时采集控制器记录下排水前第一传感器和第二传感器分别采集的量水筒液面高度P₃和蒸发测量筒的液面高度H₄；

排水结束后采集控制器控制第一电动排水阀关闭，第一传感器和第二传感器再分别采集量水筒液面高度P₄和蒸发测量筒的液面高度H₅；

排水期间的降水量为k₂(H₅-H₄)，从排水结束时刻到观测结束时刻的时段，水文行业观测结束时刻一般为早上8点整，降水量为k₁(P₂-P₄)，式中P₂表示观测时段结束时刻量水筒内的水面高度；

所以观测期间量水筒有排水事件发生时，观测时段的累计降水量

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

观测时段内的累计蒸发量

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

当第二传感器采集到蒸发测量筒内的水位超高，采集控制器控制第二电动排水阀打开，设第二电动排水阀开启和关闭时刻蒸发器的水面高度分别为H₆、H₇,观测时段的蒸发器液位累计变化量

H＝k₂(H₆-H₁)+k₂(H₂-H₇)………………………………式(7)

观测时段内的累计蒸发量

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

排水期间的蒸发量忽略不计；(8)式是观测时段量水筒和蒸发器都有排水情况的计算公式，量水筒和蒸发器同时需要排水时则分时执行排水操作确保计量准确；如果观测时段只有蒸发器排水则观测时段雨量用(2)式，观测时段的蒸发器液位累计变化量用(7)式，观测时段内的累计蒸发量

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

当天晴时间过长蒸发器液位过低补水泵自动给蒸发器补水，观测时段的蒸发器液位累计变化量计算方法与(7)相同，观测时段内的累计蒸发量

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