一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法及装置与流程

本发明涉及一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法及装置，属于水利和气象技术领域。

背景技术：

水面蒸发是水文循环的关键水文要素。水面蒸发量在水利、气象、生态、环境等领域都是关键业务监测对象，也是陆面水文循环、水资源调查评价、生态文明建设、气候变化对水文循环影响等研究的重要内容。现行的水面蒸发监测装置有诸多不足之处，如用标准雨量器的监测雨量代替进入水面蒸发器的雨量，而标准雨量器由于圆形器口尺寸、器口高度、监测装置轮廓外形与水面蒸发监测装置差别较大，导致标准雨量器的监测雨量与进入水面蒸发器的雨量明显不同，从而导致水面蒸发量的精准监测无法实现；现有水面蒸发器蒸发量的自动监测装置，只部分实现人工观测的自动化，也无法实现水面蒸发器蒸发量的全过程精准监测。迄今为止，国内外尚无全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法及其装置。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：解决现行所有水面蒸发器蒸发量的全过程精准监测问题，同时解决现行标准雨量器圆形器口尺寸(φ20cm)与水面蒸发器圆形器口尺寸(φ61.8cm等)不同导致雨量观测值差异的问题，解决现行标准雨量器器口高度(离地面70cm)与水面蒸发器器口高度(离地面30cm)不同导致雨量观测值差异的问题，解决现行标准雨量器及其装置轮廓外形与水面蒸发监测装置不同导致雨量观测值差异的问题，解决现行高分辨率(0.1mm)标准翻斗雨量器计量误差和重复性不满足国家标准要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出的解决方案是：提出一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法及装置，包括使用1个与水面蒸发器的圆形器口尺寸、器口高度及监测装置轮廓外形相同的专用集雨器收集雨量，并使用1个磁致伸缩水位计和电磁阀、电磁流量计以及1对水位控制开关精准监测降雨量、排水量的混合过程和排水量的过程，解决现行各类水面蒸发器对进入蒸发器的降雨量监测不准的根本问题；同时使用1个磁致伸缩水位计和电磁阀、电磁流量计以及1对水位控制开关精准监测水面蒸发器的蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程和溢水量的过程。耦合分析上述四个过程，实现水面蒸发器蒸发量的全过程精准监测。适用于现行各类水面蒸发器(e601、φ80、φ20等)，实现现行各类水面蒸发器蒸发量的全过程精准监测。

一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的装置，包括水面蒸发器5和专用集雨器15，所述专用集雨器15与水面蒸发器5圆形器口尺寸、器口高度和监测装置轮廓外形相同；

所述的水面蒸发器5通过水面蒸发器与第一测量井的连接管道10连接水面蒸发器的第一测量井3，水面蒸发器5的另一侧通过溢水管9连接第一电磁流量计7、溢水电磁阀8；所述第一测量井3内安装有第一磁致伸缩水位计4、开始溢水开关1和停止溢水开关2；

所述专用集雨器15下方安装有集水桶20，集水桶20一侧通过排水水管19连接第二电磁流量计17、排水电磁阀18，集水桶20另一侧通过集水桶与第二测量井的连接管道21与第二测量井13连通，所述第二测量井13内安装有第二磁致伸缩水位计14、开始排水开关11和停止排水开关12。

优选的，开始溢水开关1感知开始溢水水位1-1，触发后打开溢水电磁阀8，并通过第一电磁流量计7精准监测溢水的过程，停止溢水开关2感知停止溢水水位2-1，触发后关闭溢水电磁阀8；开始排水开关11感知开始排水水位11-1，触发后打开排水电磁阀18，并通过第二电磁流量计17精准监测排水过程，停止排水开关12感知停止排水水位12-1，触发后关闭排水电磁阀18。

优选的，所述专用集雨器15的圆形器口尺寸和器口高度以及监测装置轮廓外形与水面蒸发监测装置相同，专用集雨器15收集降雨后汇入下方的集水桶20，由第二磁致伸缩水位计14精准监测专用集雨器15的降雨量、排水量的混合过程；第一磁致伸缩水位计4精准监测水面蒸发器5的蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程。

优选的，所述专用集雨器15的圆形器口尺寸与水面蒸发器5相同，可以是eb601、φ80、φ20水面蒸发器。

优选的，所述溢水电磁阀8被开始溢水开关1和停止溢水开关2控制；排水电磁阀18被开始排水开关11和停止排水开关12控制；第一电磁流量计7精准监测溢水量的过程；第二电磁流量计17精准监测排水量的过程。

优选的，所述第一测量井3内的开始溢水开关1与开始溢水水位1-1齐平，感知开始溢水水位1-1；停止溢水开关2与停止溢水水位2-1齐平，感知停止溢水水位2-1；第二测量井13内的开始排水开关11与开始排水水位11-1齐平，感知开始排水水位11-1；停止排水开关12与停止排水水位12-1齐平，感知停止排水水位12-1。

为了解决上述技术问题，本发明提出的另一解决方案是：所述的全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法，具体步骤如下。

步骤1，水面蒸发器5开始工作，在无雨时，水面蒸发器5的水体持续蒸发，第一磁致伸缩水位计4精准监测蒸发量的过程；

步骤2，当出现降雨时，水面蒸发器5的水位持续升高，达到开始溢水水位1-1时，触发开始溢水开关1，打开溢水电磁阀8进行溢水，第一电磁流量计7精准监测溢水量的过程；

步骤3，当溢水过程持续，水面蒸发器5水位持续降低，达到停止溢水水位2-1时，触发停止溢水开关2，关闭溢水电磁阀8停止溢水，第一磁致伸缩水位计7精准监测蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程；

步骤4，专用集雨器15拥有与水面蒸发器5相同的圆形器口尺寸、器口高度和监测装置轮廓外形。降雨发生后，专用集雨器15持续收集雨水，进入集水桶20，第二测量井13的水位持续上升，第二磁致伸缩水位计14精准监测降雨量的过程；

步骤5，当第二测量井13的水位持续升高，达到开始排水水位11-1时，触发开始排水开关11，打开排水电磁阀18，第二电磁流量计17精准监测排水量的过程；当第二测量井13的水位持续下降，到达停止排水水位12-1时，触发停止排水开关12，关闭排水电磁阀18停止排水，第二磁致伸缩水位计14精准监测降雨量、排水量的混合过程；

步骤6，在降雨情况下，通过专用集雨器15的第二磁致伸缩水位计14精准监测专用集雨器15的降雨量和排水量的混合过程，第二电磁流量计17精准监测排水量的过程，耦合分析第二磁致伸缩水位计14和第二电磁流量计17的监测过程，实现精准监测降雨量的过程；通过水面蒸发器5的第一磁致伸缩水位计4精准监测蒸发量、降雨量和溢水量的混合过程，第二电磁流量计17精准监测溢水量的过程，耦合分析第一磁致伸缩水位计4和第一电磁流量计7的监测过程，实现精准监测蒸发量及降雨量的混合过程；通过耦合分析专用集雨器15的降雨量精准监测过程和水面蒸发器装置的蒸发量及降雨量的精准监测过程，实现降雨期间蒸发量过程的精准监测。

本发明的有益效果：

1、通过设置与水面蒸发器相同圆形器口尺寸的专用集雨器，解决现行标准雨量器圆形器口尺寸(φ20cm)与水面蒸发器器口尺寸(φ61.8cm等)不同导致降雨量观测值差异的问题。

2、通过设置与水面蒸发器相同器口高度及其装置轮廓外形的专用集雨器，解决现行标准雨量器器口高度(离地面70cm)与水面蒸发器器口高度(离地面30cm)不同和监测装置轮廓外形不同导致监测器口处风场不同，从而导致雨量观测值差异的问题。

3、通过专用集雨器收集降雨，由磁致伸缩水位计和电磁流量计精准监测降雨量和排水量的混合过程、排水量的过程，耦合分析上述过程实现降雨量的全过程精准监测，解决现行高分辨率(0.1mm)标准翻斗雨量器计量误差和重复性不满足国家标准要求的问题。

4、通过水面蒸发监测装置的1个电磁阀、电磁流量计和安装在第一测量井内的1个磁致伸缩水位计、1对水位控制开关，对水面蒸发器的蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程和溢水量的过程实现全过程精准监测，耦合分析上述过程实现蒸发量及降雨量的全过程精准监测；

5、在降雨情况下，通过专用集雨器精准监测降雨量的过程，耦合水面蒸发监测装置精准监测蒸发量及降雨量的过程，实现降雨期间蒸发量过程的精准监测。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是实施例1全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的装置示意图

其中：1-开始溢水开关，1-1-开始溢水水位，2-停止溢水开关，2-1-停止溢水水位，3-第一测量井，4-第一磁致伸缩水位计，5-水面蒸发器，6-水面蒸发器外围水泥墙，7-第一电磁流量计，8-溢水电磁阀，9-溢水管，10-水面蒸发器与第一测量井的连接管道；11-开始排水开关，11-1-开始排水水位，12-停止排水开关，12-1-停止排水水位，13-第二测量井，14-第二磁致伸缩水位计，15-专用集雨器，16-专用集雨器水泥墙，17-第二电磁流量计，18-排水电磁阀，19-排水水管，20-专用集雨器的集水桶，21-集水桶与第二测量井的连接管道。

具体实施方式

实施例1

下文做出实施案例说明并配合所附图式，作详细说明如下，以eb601水面蒸发监测装置为例，但不限于eb601水面蒸发监测装置。

如图1所示，图1为本发明“一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的方法及装置”示意图。

一种全过程精准监测水面蒸发器蒸发量的装置，包括水面蒸发器5和专用集雨器15，所述专用集雨器15与水面蒸发器5圆形器口尺寸、器口高度和监测装置轮廓外形相同；

所述的水面蒸发器5通过管道10连接水面蒸发器的第一测量井3，水面蒸发器5另一侧通过溢水管9连接第一电磁流量计7、溢水电磁阀8；所述第一测量井3内安装有第一磁致伸缩水位计4、开始溢水开关1和停止溢水开关2；开始溢水开关1感知开始溢水水位1-1，触发后打开溢水电磁阀8，并通过第一电磁流量计7精准监测溢水的过程，停止溢水开关2感知停止溢水水位2-1，触发后关闭溢水电磁阀8；

所述专用集雨器15下方安装有集水桶20，集水桶20一侧通过排水水管19连接第二电磁流量计17、排水电磁阀18，集水桶(20)通过管道(21)与第二测量井13连通，所述第二测量井13内安装有第二磁致伸缩水位计14、开始排水开关11和停止排水开关12。开始排水开关11感知开始排水水位11-1，触发后打开排水电磁阀18，并通过第二电磁流量计17精准监测排水过程，停止排水开关12感知停止排水水位12-1，触发后关闭排水电磁阀18。

所述专用集雨器15的圆形器口尺寸和器口高度以及监测装置轮廓外形与水面蒸发监测装置相同，专用集雨器15收集降雨后进入下方的集水桶20，由第二磁致伸缩水位计14精准监测专用集雨器15的降雨量、排水量的混合过程；第一磁致伸缩水位计4精准监测水面蒸发器5的蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程。

所述溢水电磁阀8被开始溢水开关1和停止溢水开关2控制；排水电磁阀18被开始排水开关11和停止排水开关12控制；第一电磁流量计7精准监测溢水量的过程；第二电磁流量计17精准监测排水量的过程。

所述第一测量井3内的开始溢水开关1与开始溢水水位1-1齐平，感知开始溢水水位1-1；停止溢水开关2与停止溢水水位2-1齐平，感知停止溢水水位2-1；第二测量井13内的开始排水开关11与开始排水水位11-1齐平，感知开始排水水位11-1；停止排水开关12与停止排水水位12-1齐平，感知停止排水水位12-1。

本技术装置的使用流程如下：

步骤1，水面蒸发器5开始工作，在无雨时，水面蒸发器5的水体持续蒸发，第一磁致伸缩水位计4精准监测蒸发量的过程；

步骤2，当出现降雨时，水面蒸发器5的水位持续升高，达到开始溢水水位1-1时，触发开始溢水开关1，打开电磁阀8进行溢水，第一电磁流量计7精准监测溢水量的过程；

步骤3，当溢水过程持续，水面蒸发器5水位持续降低，达到停止溢水水位2-1时，触发停止溢水开关2，关闭电磁阀8停止溢水，第一磁致伸缩水位计7精准监测蒸发量、降雨量、溢水量的混合过程；

步骤4，专用集雨器15拥有与水面蒸发器5相同的圆形器口尺寸、器口高度和监测装置轮廓外形，降雨发生后，专用集雨器15持续收集雨水，进入集水桶20，第二测量井13的水位持续上升，第二磁致伸缩水位计14精准监测降雨量的过程；

步骤5，当第二测量井13的水位持续升高，达到开始排水水位11-1时，触发开始排水开关11，打开排水电磁阀18，第二电磁流量计17精准监测排水量的过程；当第二测量井13的水位持续下降，到达停止排水水位12-1时，触发停止排水开关12，关闭电磁阀18停止排水，第二磁致伸缩水位计14精准监测降雨量、排水量的混合过程；

步骤6，在降雨情况下，通过专用集雨器15的第二磁致伸缩水位计14精准监测降雨量和排水量的混合过程，第二电磁流量计17精准监测排水量的过程，耦合分析第二磁致伸缩水位计14和第二电磁流量计17的监测过程，实现精准监测降雨量的过程；通过水面蒸发器装置的第一磁致伸缩水位计4精准监测蒸发量、降雨量和溢水量的混合过程，第二电磁流量计17精准监测溢水量的过程，耦合分析第一磁致伸缩水位计4和第一电磁流量计7的监测过程，实现精准监测蒸发量及降雨量的混合过程；通过耦合分析专用集雨器15的降雨量精准监测过程和水面蒸发器装置的蒸发量及降雨量的精准监测过程，实现降雨期间蒸发量过程的精准监测。

所述的电磁流量计精度在万分之4以上，磁致伸缩水位计的精度为0.1mm，保证蒸发量、降雨量、溢水量和排水量的全过程精准监测。

本发明的方法及装置不局限于上述eb601型水面蒸发监测装置实施例所述的具体技术方案，还包括φ80、φ20等水面蒸发器凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。