本發(fā)明涉及一種水文要素——陸地水面蒸發(fā)量的觀測(cè)系統(tǒng)與方法，尤其是一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測(cè)系統(tǒng)與觀測(cè)方法。
背景技術(shù)：
水文、氣象站網(wǎng)大部分有水面蒸發(fā)觀測(cè)任務(wù)。水面蒸發(fā)資料一般通過器測(cè)法和經(jīng)驗(yàn)公式法兩種途徑獲得。由于影響蒸發(fā)的因素很多，并且之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，經(jīng)驗(yàn)公式只能考慮其中的幾個(gè)因素，其誤差一般較大，一般在無法進(jìn)行器測(cè)時(shí)才使用。
世界各國采用不同形式的蒸發(fā)器測(cè)量水面蒸發(fā)量。它們的材料、形狀、大小、安裝方式、觀測(cè)方法各有不同。我國水文部門蒸發(fā)研究工作約起步于20世紀(jì)20年代，80年代水文儀器研制部門研制成功e601型蒸發(fā)器。因該蒸發(fā)器采用玻璃鋼材料制成，成功解決了原蒸發(fā)器存在的問題，目前已成為水文氣象部門推廣應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器。
本發(fā)明是以我國目前普及使用的e-601型蒸發(fā)器為對(duì)象進(jìn)行的研究設(shè)計(jì)。
e-601型蒸發(fā)器主要由蒸發(fā)器內(nèi)桶、外水圈、溢流桶和測(cè)針?biāo)牟糠纸M成。蒸發(fā)器內(nèi)桶是一個(gè)器口面積為3000平方厘米、有圓錐底的圓柱形桶，器口正圓，口緣為內(nèi)直外斜的刀刃形。桶底中心裝有一根直管，在直管的中部有三根支撐與桶壁連接，以固定直管的位置并使之垂直。直管的上端裝有測(cè)針座，座上裝有器內(nèi)水面指示針，用以指示蒸發(fā)桶中水面高度。在桶壁上開有溢流孔，孔的外側(cè)裝有溢流嘴，用膠管與溢流桶相連通，以承接因降水從蒸發(fā)桶內(nèi)溢出的水量。桶身的外露部分和桶內(nèi)側(cè)涂上白漆，以減少太陽輻射的影響。測(cè)針用于測(cè)量蒸發(fā)器內(nèi)水面高度。使用時(shí)將測(cè)針的插桿插在蒸發(fā)桶中的測(cè)針座上，插桿下部的圓盤與座口相接。插桿上面用金屬支架把測(cè)桿平行地固定在插桿旁側(cè)。測(cè)桿上附有游標(biāo)尺，可使讀數(shù)精確到0.1毫米。測(cè)桿下端有一針尖，用磨擦輪升降測(cè)桿，使針尖上下移動(dòng)，對(duì)準(zhǔn)水面。觀測(cè)方法是：每日8時(shí)進(jìn)行定時(shí)觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)先調(diào)整測(cè)針尖與水面恰好相接，然后從游標(biāo)尺上讀出水面高度。讀數(shù)方法：通過游尺零線所對(duì)標(biāo)尺的刻度，即可讀出整數(shù)；再從游尺刻度線上找出一根與標(biāo)尺上某一刻度線相吻合的刻度線，游尺上這根刻度線的數(shù)字，就是小數(shù)讀數(shù)。蒸發(fā)量=前一日水面高度+降水量(以雨量器觀測(cè)值為準(zhǔn))-測(cè)量時(shí)水面高度。
實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前e601型蒸發(fā)器觀測(cè)用測(cè)針存在以下缺陷：1.測(cè)針底座長(zhǎng)期使用容易變形，測(cè)針讀數(shù)面面對(duì)不同方向時(shí)讀數(shù)相差較大；2.測(cè)針極易松動(dòng)，造成讀數(shù)誤差甚至掉入水中；3.由于制造和使用原因游標(biāo)讀數(shù)精度較差，有時(shí)難以讀出毫米以下數(shù)據(jù)；4.蒸發(fā)器中水面受當(dāng)時(shí)風(fēng)力影響較大，水面起伏，雖然測(cè)針設(shè)有杯形靜水器，但大風(fēng)天氣讀數(shù)時(shí)仍然波動(dòng)較大，而且在蒸發(fā)器內(nèi)插入測(cè)針裝置也會(huì)攪動(dòng)水面引起波動(dòng)，從而影響觀測(cè)精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有e601型蒸發(fā)器觀測(cè)裝置及其方法的缺陷，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測(cè)系統(tǒng)，可以直讀，直讀精度到0.1毫米，操作簡(jiǎn)便可靠。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測(cè)系統(tǒng)，包括有蒸發(fā)器內(nèi)桶，在蒸發(fā)器內(nèi)桶的底部側(cè)壁上設(shè)置有引水口，引水口外接傾斜的刻度玻璃管，刻度玻璃管的下端與在蒸發(fā)器側(cè)壁上設(shè)置的一個(gè)引水孔相連，利用液體壓強(qiáng)的傳遞原理，將蒸發(fā)器的水面高度傳遞至傾斜的刻度玻璃管內(nèi)。將玻璃管的刻度設(shè)計(jì)成人的肉眼所能目測(cè)分辨的最小刻劃，本發(fā)明經(jīng)過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為0.5毫米一個(gè)分劃，將垂直為1個(gè)毫米單位的高度，轉(zhuǎn)為傾斜玻璃管的10個(gè)分劃，一個(gè)分劃對(duì)應(yīng)0.1毫米的水面高度，這樣不必進(jìn)行游標(biāo)讀數(shù)，即可直讀至0.1毫米。玻璃管的傾斜角度，可計(jì)算為arcsin1/5,即玻璃管與水平面的夾角為11.537度。實(shí)際安裝時(shí)利用量杯加減水進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整。玻璃管的長(zhǎng)度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長(zhǎng)度，根據(jù)歷史資料計(jì)算為180毫米。為保證玻璃管的安全，將玻璃管設(shè)置在一個(gè)長(zhǎng)方形盒子內(nèi)，在玻璃管刻度面的上部置一個(gè)微型攝像裝置，將玻璃管水面讀數(shù)影像顯示在室內(nèi)的計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)觀測(cè)。同時(shí)，在蒸發(fā)器的外側(cè)一定距離處設(shè)置一個(gè)高度低于蒸發(fā)器口的儲(chǔ)水罐，罐與蒸發(fā)器上部通過軟皮管聯(lián)通，軟皮管上安裝一個(gè)微型管道泵和一個(gè)電磁閥，將管道泵和電磁閥的開關(guān)控制線引入辦公室內(nèi)，蒸發(fā)器水面低于規(guī)定數(shù)值時(shí)在室內(nèi)即可向蒸發(fā)器內(nèi)注水。
采用的技術(shù)方案是：
在蒸發(fā)器的北側(cè)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)方形的觀測(cè)裝置，裝置內(nèi)設(shè)置傾斜的帶有刻度的玻璃管，玻璃管兩端是敞開的，不封堵。在蒸發(fā)器的器壁上設(shè)置一個(gè)引水孔，將有刻度的玻璃管底端與引水孔相連，將蒸發(fā)器的水面高度傳遞至傾斜的刻度玻璃管內(nèi)。為解決水面高度讀數(shù)直讀出0.1毫米的問題，將玻璃管的刻度設(shè)計(jì)為人的肉眼所能目測(cè)分辨的刻劃，本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為0.5毫米一個(gè)分劃，將1個(gè)毫米單位的水面垂直高度由傾斜的玻璃管轉(zhuǎn)換為10個(gè)分劃，這樣每個(gè)分劃即相對(duì)于0.1毫米的垂直水面高度，不必進(jìn)行游標(biāo)讀數(shù)，直讀玻璃管刻度即可讀出0.1毫米的水面高度值。玻璃管安置與水平面的傾斜角度，可計(jì)算為arcsin1/5,即玻璃管與水平面的夾角為11.537度，玻璃管的長(zhǎng)度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長(zhǎng)度，根據(jù)歷史資料計(jì)算為180毫米。在距玻璃管刻度面一定距離的上部設(shè)置一個(gè)微型攝像裝置，將玻璃管水面讀數(shù)影像顯示在室內(nèi)的計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)觀測(cè)。同時(shí)，在蒸發(fā)器的外側(cè)一定距離處設(shè)置一個(gè)高度低于蒸發(fā)器口的儲(chǔ)水罐，罐與蒸發(fā)器上部通過軟皮管聯(lián)通，軟皮管上安裝一個(gè)微型雙向管道泵和一個(gè)電磁閥，電磁閥的開關(guān)與管道泵的啟閉為同一開關(guān)控制，同步開與閉，將管道泵的開關(guān)控制線引入室內(nèi)，在室內(nèi)即可完成向蒸發(fā)器內(nèi)注水或取水。
本發(fā)明的有益效果是
一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測(cè)系統(tǒng)與觀測(cè)方法，徹底解決了目前e601型蒸發(fā)器觀測(cè)用測(cè)針存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)皿外觀測(cè)，皿內(nèi)不再設(shè)置測(cè)針基座等設(shè)備，減少了影響蒸發(fā)值的因素，觀測(cè)結(jié)果更加精確；不必使用游標(biāo)進(jìn)行讀數(shù)，直接讀出0.1毫米的水面高度，既準(zhǔn)確又方便直觀；大風(fēng)惡劣天氣使蒸發(fā)器中水面起伏較大，由于玻璃管連通的是蒸發(fā)器的水體下部，玻璃管的水面高度是通過水體的壓強(qiáng)傳遞的，即使大風(fēng)天氣對(duì)玻璃管讀數(shù)也沒有影響。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的原理圖。
圖中1.蒸發(fā)器內(nèi)桶，2.刻度玻璃管，3.微型攝像裝置，4.引水口，5.加水管，6.微型管道泵，7.儲(chǔ)水罐，8.電磁閥。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)參照附圖，結(jié)合實(shí)施例說明如下：本發(fā)明所述一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測(cè)系統(tǒng)與觀測(cè)方法，附圖中，在蒸發(fā)器內(nèi)桶1的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)引水口4，用軟管與傾斜的刻度玻璃管2連通，刻度玻璃管2的刻度是0.5毫米一個(gè)分劃，傾斜角度是使1毫米的垂直水面高度顯示為10個(gè)刻度玻璃管分劃，玻璃管與水平面的傾斜角度為11.537度。玻璃管的長(zhǎng)度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長(zhǎng)度，根據(jù)歷史資料計(jì)算為180毫米。在玻璃管上方設(shè)置微型攝像裝置3，抓取刻度玻璃管2的水面讀數(shù)傳至室內(nèi)，在蒸發(fā)器內(nèi)桶1的外側(cè)設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)水罐7，通過加水管5與蒸發(fā)器內(nèi)桶1連通，在加水管5的管道上設(shè)置微型管道泵6和電磁閥8，微型攝像裝置3、微型管道泵6和電磁閥8的控制線路通過地下電纜引入室內(nèi)。