一种便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的制作方法

本发明涉及一种便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，特别适用于天河工程人工增雨作业过程中短时弱降水的地面分布式精确监测。

背景技术：

大气水汽通量场中不仅存在通量强度相对周围区域更高的局部性条带结构，而且整个水汽通量场中都存在着通量相对较高的水汽输送网络结构，形成了全球及区域水汽输送的主干通道。天河概念的提出有利于我们认识大气中的水汽输运规律，对研究地球水循环长期演化规律的统计特征及其与地表水循环过程的相互作用机制具有重要的价值。目前，天河概念促发了以“空-地”一体的水资源开发、配置、利用为核心思想的“天河工程”科学构想。本发明人对天河工程人工增雨作业过程中短时弱降水的地面分布式精确监测进行了研究。

在现有技术中，雨量筒是直接观测时段降水的器具，其由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯等部件组成，承雨器口径为20厘米。图4示出了常规雨量筒，图5示出了标准雨量筒。通常器口水平，一般离地面高70厘米。雨量筒直立安装，雨量筒用于观测日降水量、一日内分段降水量和一次降水量。若增大储水瓶的容量及对雨量筒的构造相应加固，则可用于观测一周和一个月的累积降水量。对雨量筒结构的要求是:承雨器口必须装一个里直外斜的刃口形加固匝圈，承雨器面积偏差不超过0.5％；漏斗以上承雨器直壁部分的深度以及漏斗坡面的曲度的相互配置，应避免雨滴落入碰击器壁再飞溅出去，或测降雪情况时，应能容纳一日降雪量并避免飞扬出去；储水瓶应是小口径的容器，同时应不受太阳直接辐射，以减免水分蒸发损失，雨量杯的截面积一般小于承雨面积的十分之一。安装雨量筒的观测场地，应尽可能选择在四周空旷、平坦，避开局部地形地物影响的地点，要保证在降水倾斜下降时，四周物体不致影响降水正常落入雨量筒内。一般情况下，四周障碍物与仪器的距离，不得少于障碍物顶部与仪器口高差的2倍。

然而，在现有技术中，一般为直径20厘米的圆筒，集雨面积太小，对1小时以内的雨量测量敏感度和精度都较低，特别是对于小雨和中雨。另外，为保持筒口的形状和面积，筒质必须坚硬，如果做大口径，尺寸和重量均较大，不便于携带。还有，现有技术的雨量筒，为了保证测量精度，往往把雨量筒直径做得比较小，这就带来了集水面积过小的缺陷。一般用于测量长时间的降水，无法用于短时弱降水测量。

在天河工程人工增雨作业过程中，往往出现小雨和中雨，属于短时弱降水，很难依赖现有的标准雨量筒精确测定地面雨强分布。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述问题提出的，目的在于提供一种便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其是便携式的，能够用于短时弱降水的高灵敏度测量，能够提高雨量测量敏感度和精度，特别适用于天河工程人工增雨作业过程中地面分布式雨量监测。

根据本发明的一种便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，特别适用于天河工程人工增雨作业过程中地面分布式雨量监测，其特征在于，包括：雨水收集器，其具有便携式的可折叠构形设计，折叠结构采用类似倒置雨伞的结构；雨水收集瓶；以及集水出口部件，其与所述雨水收集瓶连接，将雨水从所述雨水收集器导入所述雨水收集瓶。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，所述雨水收集器具有防风设计，在倒置伞型雨水收集器的骨架端点处固定无弹性的绳索，长度为200～500mm，绳索另一端与地钉相连，地钉直接插入地面，地钉为营钉，长度200～400mm。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，所述雨水收集器进行了伞面处理，采用非浸润性的防水雨布，并在承雨面作超疏水涂层处理。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，所述集水出口部件通过其中心孔与所述雨水收集器的中心轴固定，集水出口部件的最外层螺纹与雨水收集瓶口内螺纹相适配，集水出口部件中心的内螺纹与所述雨水收集器的中心轴相适配，集水出口部件的中心通道表面均作疏水涂层处理。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，雨水收集瓶通过瓶口的内螺纹与集水出口部件相连，瓶身自带雨量刻度，瓶体呈圆柱状，为小雨、中雨、大雨、暴雨及特大暴雨分别设计6种尺寸，雨水收集瓶的高度在10～20cm之间，瓶体内直径在35mm～280mm之间。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，对于小雨至大雨，雨量测量敏感性放大系数η的范围为30～200；对于暴雨，η的范围为3～10。

根据本发明的上述便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其特征在于，还具有自计式功能，在自计模式下，将自计式雨量计与集水出口部件相连，从而实现短时弱降水的高精度自计式测量。

技术效果

根据本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，由于其雨水收集器采用了折叠构形设计，克服了在现有技术中，为了提高雨量筒的计量敏感度，需要提高有效集水面积，使得雨量筒的口径过大而降低可携带性，尤其会影响设备在野外使用的适用性的缺陷。另外，本发明的雨水收集器具有面积大、重量轻、可折叠的优点，其有效集雨面积是标准雨量筒的十倍以上，因此可以是便携式的，能够用于短时弱降水的高灵敏度测量，能够提高雨量测量敏感度和精度。

根据本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，由于其雨水收集器采用了防风设计，因此在野外使用该装置测量短时降雨时，能够防止由于雨水收集部件体积大，质量轻，容易受侧风影响而发生侧翻的问题。

根据本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，由于其雨水收集器进行了伞面处理，即采用非浸润性的防水雨布，并在承雨面作超疏水涂层处理，因此使得伞面不会吸收雨水，也不会粘住雨滴，更不会令雨水长时驻留而产生蒸发损失，从而能够提高测量敏感性和精度。

根据上述，本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置特别适用于天河工程人工增雨作业过程中地面分布式雨量的精确监测。

从以下结合附图对实施例的描述中，本发明的上述和/或其它方面将变得清楚和更容易理解。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施例的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的结构示意图；

图2是示出图1的雨水收集器、集水出口部件与雨水收集瓶的连接关系的示意图；

图3是表示图1的集水出口部件的横截面图；

图4是示出常规雨量筒的图；

图5是示出标准雨量筒的图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施例，但是本发明的范围不局限于说明的具体实施例。

图1示出了根据本发明一个实施例的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，其包括便携式可折叠的雨水收集器、集水出口部件6和雨水收集瓶7。如图1所示，本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的雨水收集器采用了折叠构形设计。这是因为，在现有技术中，为了提高雨量筒的计量敏感度，需要提高有效集水面积，这会使得雨量筒的口径过大而降低可携带性，尤其会影响设备在野外使用的适用性。因此，有鉴于此，本发明人设计了可折叠的雨水收集器，折叠结构采用类似倒置雨伞的结构，如图1所示，其具有中心轴1、伞形支撑架2、防水雨布3、软绳4、营钉5以及有效集雨面等。本发明的雨水收集器具有面积大、重量轻、可折叠的优点，其有效集雨面积是标准雨量筒的十倍以上。

如图1所示，本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的雨水收集器采用了防风设计。在野外使用该装置测量短时降雨时，由于雨水收集部件体积大，质量轻，容易受侧风影响而发生侧翻。因此，本发明人在倒置伞型雨水收集器的骨架端点处固定无弹性的绳索4(长度为200～500mm)，绳索另一端与一枚地钉(营钉5，长度200～400mm)相连，地钉直接插入地面，从而起到固定伞体的防风作用。

如图1所示，本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的雨水收集器进行了伞面处理。因为伞型雨水收集器面积大，伞面若吸收水珠，就会影响测量敏感性和精度。因此，采用非浸润性的防水雨布3，并在承雨面作超疏水涂层处理。使得伞面不会吸收雨水，也不会粘住雨滴，更不会令雨水长时驻留而产生蒸发损失。

如图1所示，本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的便携式可折叠的雨水收集器的特征之一是具有集水出口设计。雨水从伞面汇聚后，从伞面中心最低处流出，流出的出口称为集水出口。图3是表示图1的集水出口部件6的横截面图。如图3所示，此集水出口部件6通过其中心孔与伞型雨水收集器的中心轴固定，集水出口部件的外表面具有外置螺纹。图2是表示图1的雨水收集器(防水雨布3等)、集水出口部件6与雨水收集瓶7的连接关系的示意图。如图2所示，集水出口部件6的外表面具有螺纹，与雨水收集瓶7相配合。雨水通过中心通道流过集水出口部件。中心通道表面均作疏水涂层处理。如图2和图3所示，集水出口部件的最外层螺纹与雨水收集瓶口内螺纹相适配，部件中心的内螺纹与中心轴相适配。

本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的特征之一是具有雨水收集瓶设计。如图2所示，雨水收集瓶通过瓶口的内螺纹与集水出口部件相连。瓶身自带雨量刻度。瓶体呈圆柱状，为小雨、中雨、大雨、暴雨及特大暴雨分别设计6种尺寸的雨水收集瓶。雨水收集瓶的高度在10～20cm之间，瓶体内直径在35mm～280mm之间。

雨量敏感性放大系数设计准则：

根据本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，如图2所示，若伞型雨水收集器的有效集雨面积为s0，雨水收集瓶的横截面积为s1，雨量测量敏感性放大系数为η，则：

对于小雨至大雨，η的范围为30～200；对于暴雨，η的范围为3～10。

雨水收集瓶刻度设计：

根据本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置，雨水收集瓶的刻度直接显示此段时间的累计雨量。若雨水收集瓶中的雨水深度为n毫米，则累计雨量为毫米。在刻度上直接标识累计雨量值。

雨强计算：

记录雨水的收集时间为m小时，则小时雨强的值为：

本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置的使用方法：

判断雨情大小，选择合适大小的雨水收集瓶，保持雨水收集器为折叠状态，携带至指定测雨点，展开雨水收集器，同时固定地钉，将雨水收集瓶拧在集水出口部件上，开始计时。测雨结束时，拧下雨水收集瓶，并记录时间，读出雨水液面对应刻度值。

本发明的便携式高灵敏度短时弱降水计量装置还具有自计式功能。本雨量计可以依赖人工读取雨量数据，也可以实现雨量数据自行记录。在自计模式下，需要将自计式雨量计与集水出口部件相连，从而能实现短时弱降水的高精度自计式测量。

上面结合具体实施例说明了本发明，应当容易理解，本发明不限于这种公开的实施例。能够改进本发明以合并之前没有说明的任何数目的变化、改变、替换或者等同配置，但是其是与本发明的精神和范围相当。另外，尽管已经说明了本发明的公开实施例，应当理解，本发明的方案可以仅仅包括一些所述实施例。因此，本发明不应被看着由前述说明书限制。