本發(fā)明涉及一種水文要素——陸地水面蒸發(fā)量的觀測系統(tǒng)與方法，尤其是一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測系統(tǒng)與觀測方法。
背景技術：
水文、氣象站網(wǎng)大部分有水面蒸發(fā)觀測任務。水面蒸發(fā)資料一般通過器測法和經(jīng)驗公式法兩種途徑獲得。由于影響蒸發(fā)的因素很多，并且之間的關系錯綜復雜，經(jīng)驗公式只能考慮其中的幾個因素，其誤差一般較大，一般在無法進行器測時才使用。
世界各國采用不同形式的蒸發(fā)器測量水面蒸發(fā)量。它們的材料、形狀、大小、安裝方式、觀測方法各有不同。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用的標準儀器。
本發(fā)明是以我國目前普及使用的e-601型蒸發(fā)器為對象進行的研究設計。
e-601型蒸發(fā)器主要由蒸發(fā)器內(nèi)桶、外水圈、溢流桶和測針四部分組成。蒸發(fā)器內(nèi)桶是一個器口面積為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)側涂上白漆，以減少太陽輻射的影響。測針用于測量蒸發(fā)器內(nèi)水面高度。使用時將測針的插桿插在蒸發(fā)桶中的測針座上，插桿下部的圓盤與座口相接。插桿上面用金屬支架把測桿平行地固定在插桿旁側。測桿上附有游標尺，可使讀數(shù)精確到0.1毫米。測桿下端有一針尖，用磨擦輪升降測桿，使針尖上下移動，對準水面。觀測方法是：每日8時進行定時觀測。觀測時先調(diào)整測針尖與水面恰好相接，然后從游標尺上讀出水面高度。讀數(shù)方法：通過游尺零線所對標尺的刻度，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(以雨量器觀測值為準)-測量時水面高度。
實踐發(fā)現(xiàn)，目前e601型蒸發(fā)器觀測用測針存在以下缺陷：1.測針底座長期使用容易變形，測針讀數(shù)面面對不同方向時讀數(shù)相差較大；2.測針極易松動，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讀數(shù)精度較差，有時難以讀出毫米以下數(shù)據(jù)；4.蒸發(fā)器中水面受當時風力影響較大，水面起伏，雖然測針設有杯形靜水器，但大風天氣讀數(shù)時仍然波動較大，而且在蒸發(fā)器內(nèi)插入測針裝置也會攪動水面引起波動，從而影響觀測精度。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有e601型蒸發(fā)器觀測裝置及其方法的缺陷，本發(fā)明設計一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測系統(tǒng)，可以直讀，直讀精度到0.1毫米，操作簡便可靠。
本發(fā)明的技術方案如下：一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測系統(tǒng)，包括有蒸發(fā)器內(nèi)桶，在蒸發(fā)器內(nèi)桶的底部側壁上設置有引水口，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)器側壁上設置的一個引水孔相連，利用液體壓強的傳遞原理，將蒸發(fā)器的水面高度傳遞至傾斜的刻度玻璃管內(nèi)。將玻璃管的刻度設計成人的肉眼所能目測分辨的最小刻劃，本發(fā)明經(jīng)過實驗設計為0.5毫米一個分劃，將垂直為1個毫米單位的高度，轉為傾斜玻璃管的10個分劃，一個分劃對應0.1毫米的水面高度，這樣不必進行游標讀數(shù)，即可直讀至0.1毫米。玻璃管的傾斜角度，可計算為arcsin1/5,即玻璃管與水平面的夾角為11.537度。實際安裝時利用量杯加減水進行驗證調(diào)整。玻璃管的長度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長度，根據(jù)歷史資料計算為180毫米。為保證玻璃管的安全，將玻璃管設置在一個長方形盒子內(nèi)，在玻璃管刻度面的上部置一個微型攝像裝置，將玻璃管水面讀數(shù)影像顯示在室內(nèi)的計算機上，實現(xiàn)室內(nèi)觀測。同時，在蒸發(fā)器的外側一定距離處設置一個高度低于蒸發(fā)器口的儲水罐，罐與蒸發(fā)器上部通過軟皮管聯(lián)通，軟皮管上安裝一個微型管道泵和一個電磁閥，將管道泵和電磁閥的開關控制線引入辦公室內(nèi)，蒸發(fā)器水面低于規(guī)定數(shù)值時在室內(nèi)即可向蒸發(fā)器內(nèi)注水。
采用的技術方案是：
在蒸發(fā)器的北側設置一個長方形的觀測裝置，裝置內(nèi)設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)器的器壁上設置一個引水孔，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，將玻璃管的刻度設計為人的肉眼所能目測分辨的刻劃，本發(fā)明經(jīng)實驗設計為0.5毫米一個分劃，將1個毫米單位的水面垂直高度由傾斜的玻璃管轉換為10個分劃，這樣每個分劃即相對于0.1毫米的垂直水面高度，不必進行游標讀數(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，可計算為arcsin1/5,即玻璃管與水平面的夾角為11.537度，玻璃管的長度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長度，根據(jù)歷史資料計算為180毫米。在距玻璃管刻度面一定距離的上部設置一個微型攝像裝置，將玻璃管水面讀數(shù)影像顯示在室內(nèi)的計算機上，實現(xiàn)室內(nèi)觀測。同時，在蒸發(fā)器的外側一定距離處設置一個高度低于蒸發(fā)器口的儲水罐，罐與蒸發(fā)器上部通過軟皮管聯(lián)通，軟皮管上安裝一個微型雙向管道泵和一個電磁閥，電磁閥的開關與管道泵的啟閉為同一開關控制，同步開與閉，將管道泵的開關控制線引入室內(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)器的觀測系統(tǒng)與觀測方法，徹底解決了目前e601型蒸發(fā)器觀測用測針存在的缺陷，實現(xiàn)皿外觀測，皿內(nèi)不再設置測針基座等設備，減少了影響蒸發(fā)值的因素，觀測結果更加精確；不必使用游標進行讀數(shù)，直接讀出0.1毫米的水面高度，既準確又方便直觀；大風惡劣天氣使蒸發(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傳遞的，即使大風天氣對玻璃管讀數(shù)也沒有影響。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
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.儲水罐，8.電磁閥。
具體實施方式
現(xiàn)參照附圖，結合實施例說明如下：本發(fā)明所述一種陸地水文蒸發(fā)器的觀測系統(tǒng)與觀測方法，附圖中，在蒸發(fā)器內(nèi)桶1的側壁上設置一個引水口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毫米一個分劃，傾斜角度是使1毫米的垂直水面高度顯示為10個刻度玻璃管分劃，玻璃管與水平面的傾斜角度為11.537度。玻璃管的長度，以3日最大蒸發(fā)量的垂直高度換算為傾斜長度，根據(jù)歷史資料計算為180毫米。在玻璃管上方設置微型攝像裝置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的外側設置一個儲水罐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)。