一种潜水蒸发自动测定系统.pdf

本发明提供了一种以直接的方式计量的潜水蒸发自动测定系统，包括通过管路依次连接或衔接构成循环的储水箱、供水箱、岩土柱和蓄水池组成，所述的岩土柱是内置岩土的柱形容器，岩土柱的柱面上垂直排列多个出水口与翻斗式流量测定仪的集水翻斗衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路设置的水泵补充到储水箱；本发明根据动态水量平衡原理，利用恒压供水装置和翻斗式流量测定仪自动计量技术，通过自动测定岩土柱不同部位的出口流量来测定不同水位埋深条件下潜水蒸发的速率，使水文数据的自动监测成为可能，并且大大提高了测定精确度。本发明的测定系统结构简单、运行管理方便。

1、  一种潜水蒸发自动测定系统，测定系统包括通过管路依次连接或衔接构成循环的储水箱(1)、供水箱(2)、岩土柱(5)和蓄水池(9)组成，其特征在于：所述的岩土柱(5)是内置岩土的柱形容器，岩土柱的柱面上垂直排列多个出水口(6)与翻斗式流量测定仪的集水翻斗(7)衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路(8)设置的水泵(10)补充到储水箱(1)；
测定开始时启动翻斗式流量计的计数器，并开始供水；水流通过漏斗进入岩土柱(5)后，由于进入岩土柱的水流流量大于潜水的蒸发流量，因此，将有一部分水流通过岩土柱的出水口(6)流出，这部分水流将被翻斗式流量计进行时时监测；在岩土柱内水位不变的情况下，单位时间内进入岩土柱的水量，应等于潜水蒸发量与经过出水口流出岩土柱的水量之和，即有下面的公式：V＝10(Q3/S)
式中：V-潜水蒸发速率，mm/h
Q1-进入岩土柱的流量，ml/h
Q2-流出岩土柱的流量，ml/h
Q3-潜水蒸发量，ml/h
Q3＝Q1-Q2
S-岩土柱的横截面积，cm²
通过计算单位时间进入和溢出岩土柱形容器中的水量之差得到潜水蒸发量。

2、  根据权利要求1所述的潜水蒸发自动测定系统，其特征在于：所述的供水箱通过阀门(11)预先标定出水量Q1恒压供水，在进行测定之前，首先根据岩土的物理性质和当地的气象条件，粗略估计潜水蒸发的最大速率，通过调节阀门(11)确定恒压供水箱的出口流量Q₁，以保证其在进行测定时岩土柱的出水口始终有水流出为原则。

3、  根据权利要求1所述的潜水蒸发自动测定系统，其特征在于：所述的岩土柱(5)的每个出水口(6)设置有控制阀门，以测定不同水位潜水的蒸发量。

4、  根据权利要求1所述的潜水蒸发自动测定系统，其特征在于：所述的岩土柱(5)的出水口设有反滤层以阻挡岩土冲出。

5、  根据权利要求1所述的潜水蒸发自动测定系统，其特征在于：所述的岩土柱(5)的出水口设置的反滤层由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石材料做成，顺着水流的方向颗粒逐渐增大。

一种潜水蒸发自动测定系统
技术领域
本发明涉及到一种潜水蒸发自动测定系统及测定方法，主要应用于研究山地或平原潜水的蒸发量和蒸发过程，属于农业节水蓄水的小型水文资料测定设备技术领域。
背景技术
目前，应用于测定潜水蒸发的装置主要是蒸渗仪，通过直接测定蒸渗仪内的水位变化来计算蒸发总量及蒸发过程；或者将蒸渗仪与马氏瓶相连，通过观测马氏瓶的水位变化来计算不同时刻的蒸发速率及蒸发总量；相对第一种方法，虽然实现了恒压自动供水，但是，该方法仍未摆脱通过测定水位来计算蒸发过程的传统思路，无法对潜水蒸发过程进行自动、连续、准确的测定。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，根据动态水量平衡原理，提出了一种通过供水循环、自动测定潜水蒸发的方法和系统，实现测定小流域水文地质的潜水蒸发情况。
本发明的技术方案是这样实现的：这种潜水蒸发自动测定系统，测定系统包括通过管路依次连接或衔接构成循环的储水箱、供水箱、岩土柱和蓄水池组成，其特征在于：所述的岩土柱是内置岩土的柱形容器，岩土柱的柱面上垂直排列多个出水口与翻斗式流量测定仪的集水翻斗衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路设置的水泵补充到储水箱；
测定开始时启动翻斗式流量计的计数器，并开始供水；水流通过漏斗进入岩土柱后，由于进入岩土柱的水流流量大于潜水的蒸发流量，因此，将有一部分水流通过岩土柱的出水口流出，这部分水流将被翻斗式流量计进行时时监测；在岩土柱内水位不变的情况下，单位时间内进入岩土柱的水量，应等于潜水蒸发量与经过出水口流出岩土柱的水量之和，即有下面的公式：V＝10(Q₃/S)
式中：V-潜水蒸发速率，mm/h
      Q₁-进入岩土柱的流量，ml/h
      Q₂-流出岩土柱的流量，ml/h
      Q₃-潜水蒸发量，ml/h
      Q₃＝Q₁-Q₂
      S-岩土柱的横截面积，cm²
通过计算单位时间进入和溢出岩土柱形容器中的水量之差得到潜水蒸发量。
所述的潜水蒸发自动测定系统，所述的供水箱通过阀门预先标定出水量Q1恒压供水，在进行测定之前，首先根据岩土的物理性质和当地的气象条件，粗略估计潜水蒸发的最大速率，通过调节阀门确定恒压供水箱的出口流量Q₁，以保证其在进行测定时岩土柱的出水口始终有水流出为原则。
所述的潜水蒸发自动测定系统，所述的岩土柱的每个出水口设置有控制阀门，以测定不同水位潜水的蒸发量。
所述的潜水蒸发自动测定系统，所述的岩土柱的出水口设有反滤层以阻挡岩土冲出。
所述的潜水蒸发自动测定系统，所述的岩土柱的出水口设置的反滤层由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石材料做成，顺着水流的方向颗粒逐渐增大。
本发明与目前所应用的测定方法和系统相比技术进步效果表现在：改变了测定供水装置的水位变化或马氏瓶内水位变化的传统思路，根据动态水量平衡原理，利用翻斗式流量测定仪通过自动测定岩土柱不同部位的出口流量来测定不同水位埋深条件下潜水蒸发的速率，使水文数据的自动监测成为可能，并且大大提高了测定精确度。本发明的测定系统结构简单、运行管理方便。
附图说明
图1是本发明潜水蒸发自动测定系统示意图
图中：1、供水箱 2、浮球阀 3、储水箱 4、竖管 5、岩土柱6、出水口 7、流量测定仪 8、管路 9、蓄水池 10、水泵11、控制阀门
具体实施方式
图1中所示本发明的潜水蒸发自动测定系统主要由储水箱1、恒压供水箱3、岩土柱5和翻斗式流量计9通过管路循环连接或衔接构成。系统的中岩土柱5是内置岩土的柱形容器，岩土柱的柱面上垂直排列多个出水口6与翻斗式流量测定仪的集水翻斗7衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路8设置的水泵(10)补充到储水箱(1)；与供水箱1的连接管路可敞开设置，便于与对供水箱的出口水流速进行标定，减少误差，如图1所示。
测定开始时启动翻斗式流量计的计数器，并开始供水；水流通过漏斗进入岩土柱(5)后，由于进入岩土柱的水流流量大于潜水的蒸发流量，因此，将有一部分水流通过岩土柱的出水口(6)流出，这部分水流将被翻斗式流量计进行时时监测；在岩土柱内水位不变的情况下，单位时间内进入岩土柱的水量，应等于潜水蒸发量与经过出水口流出岩土柱的水量之和，即有下面的公式：V＝10(Q₃/S)
式中：V-潜水蒸发速率，mm/h  
      Q₁-进入岩土柱的流量，为设定值ml/h
      Q₂-流出岩土柱的流量，由翻斗式自记流量计测定ml/h
      Q₃-潜水蒸发量，ml/h Q₃＝Q₁-Q₂通过计算得到
      S-岩土柱的横截面积，cm²
      10-面积与体积折算系数
通过计算单位时间进入和溢出岩土柱形容器中的水量之差得到潜水蒸发量。
为了保持供水箱的出水压力，供水箱设置浮球阀2，并且在供水箱1与岩土柱5之间设置控制阀11以保持压力恒定。所述的供水箱通过阀门(11)预先标定出水量Q1恒压供水，在进行测定之前，首先根据岩土的物理性质和当地的气象条件，粗略估计潜水蒸发的最大速率，通过调节阀门(11)确定恒压供水箱的出口流量Q₁，以保证其在进行测定时岩土柱的出水口始终有水流出为原则。
本发明给出的潜水蒸发自动测定系统给出的具体实施例是所述的岩土柱5的每个出水口6设置有控制阀门，以测定不同水位潜水的蒸发量。
所述的岩土柱5的出水口设有反滤层以阻挡岩土冲出，具体实施例是反滤层由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石材料做成，顺着水流的方向颗粒逐渐增大。
上述实施例中本发明翻斗式流量测定仪7是申请人的在先申请，其详细结构已经公开，在此无庸赘述。
本发明列举的实施例旨在进一步地阐述这种潜水蒸发过程自动测定系统及测定方法的技术方案，而不对本发明的保护范围构成任何限制。