CN214201810U - 多尺度多维水面蒸发试验观测系统 - Google Patents

Abstract

一种多尺度多维水面蒸发试验观测系统，涉及水科学与水资源工程技术领域，包括供水箱、至少两个深度相同水域面积不同的方形蒸发池、至少两个水域面积相同深度不同的圆形蒸发桶、以及自动化观测单元；所述的蒸发池下部连通有蒸发池U型管，蒸发池下部设置有补水管路，蒸发池上部设置有溢流管路，溢流管路下游设置有溢流池；所述的蒸发桶下部连通有蒸发桶U型管，蒸发桶下部设置有补水管路，蒸发桶上部设置有溢流管路，溢流管路下游设置有溢流池；所述的供水箱通过供水总管向各个蒸发池和各个蒸发桶的补水管路供水。本实用新型实现不同水域面积、不同水深的水面蒸发试验过程，同时利用压力传感器实现水面蒸发量的自动观测系统。

Description

多尺度多维水面蒸发试验观测系统

技术领域

本实用新型属于水科学与水资源工程技术领域，尤其是涉及一种原位水面蒸发试验-观测系统。

背景技术

水面蒸发是构成水文循环的重要环节，也是水资源量计算中十分重要的一项组成部分，精确计算蒸发量对于水资源评价及管理意义重大。

目前，国内研究机构和相关产业部门所使用的水面蒸发系数，大多数采用的是气象部门向社会发布的E200型蒸发皿所测数据。但是在使用过程中，为了能更接近于区域实际蒸发情况，研究人员通常会采用一个经验换算系数解决E200型蒸发皿与E601型蒸发皿以及更大尺度水域面积蒸发系数之间的换算问题。这其中存在以下三个问题：(1)不同尺度蒸发皿(蒸发面积)蒸发系数之间的换算缺乏严格的试验基础；(2)相同口径的蒸发皿，其深度不同，蒸发系数也不同，采用相同的蒸发系数也不科学；(3)受气候因素影响，水面蒸发系数存在地区差异。因此针对上述问题本实用新型提供一种多尺度多维的水面蒸发试验—观测系统。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术中的问题，提供一种多尺度多维的水面蒸发试验-观测系统，以实现不同水域面积、不同水深的水面蒸发试验过程，同时利用压力传感器实现水面蒸发量的自动观测系统。

为了实现实用新型目的，提供以下技术方案：一种多尺度多维水面蒸发试验观测系统，包括供水箱、至少两个深度相同水域面积不同的方形蒸发池、至少两个水域面积相同深度不同的圆形蒸发桶、以及自动化观测单元；所述的蒸发池下部连通有蒸发池U型管，蒸发池下部设置有补水管路，蒸发池上部设置有溢流管路，溢流管路下游设置有溢流池；所述的蒸发桶下部连通有蒸发桶U型管，蒸发桶下部设置有补水管路，蒸发桶上部设置有溢流管路，溢流管路下游设置有溢流池；所述的供水箱通过供水总管向各个蒸发池和各个蒸发桶的补水管路供水；所述的自动化观察单元包括位于蒸发池U型管底部测量蒸发池U型管液柱底部液压的蒸发池压力传感器，位于蒸发池内竖向等距设置的蒸发池温度传感器，位于蒸发池内侧上部的蒸发池液位控制器，位于蒸发桶U型管底部测量蒸发桶U型管液柱底部液压的蒸发桶压力传感器，位于蒸发桶内竖向等距设置的蒸发桶温度传感器，位于蒸发桶内侧上部的蒸发桶液位控制器，位于供水箱上部的供水箱液位控制器，位于各个蒸发池和各个蒸发桶的补水管路上的补水流量计、补水控制阀，位于供水总管上的总供水流量计，位于总供水流量计与供水箱之间的供水泵，以及分别与蒸发池压力传感器、蒸发池温度传感器、蒸发池液位控制器、蒸发桶压力传感器、蒸发桶温度传感器、蒸发桶液位控制器、供水箱液位控制器、补水流量计、补水控制阀、总供水流量计和供水泵电性连接的数据采集控制器，所述的数据采集控制器与上位机通讯连接。

进一步的技术方案是：所述的蒸发池有五个，池深均为1m，五个池的水域面积为别为1㎡、3㎡、5㎡、10㎡、20㎡；所述的蒸发桶有六个，桶的水域面积均为1㎡，六个桶的桶深分别为0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m。

进一步的技术方案是：所述的蒸发池和蒸发桶均置于地面以下的地下廊道内，蒸发池和蒸发桶均为玻璃钢材质，蒸发池和蒸发桶与地下廊道基础均存有间隙，间隙内填充细沙。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型设计科学、布局合理、结构简单。

(2)本实用新型试验操作便捷，自动化程度和观测精度高，数据采集连续性好。

(3)本实用新型设计了不同水深蒸发区和不同面积蒸发区，构成了不同功能的水面蒸发试验系统，具有较好的代表性和实用性。

(4)本实用新型的蒸发量能够通过观测系统和数据采集系统直接计量和显示。

(5)本实用新型有助于准确估算蒸发量，对精确评价水资源量以及水资源的管理意义重大，实用性强，推广应用价值高。

附图说明

图1是多尺度多维水面蒸发观测系统。

图2是不同水域面积的蒸发池结构示意图。

图3不同水深的蒸发桶结构示意图。

图4水面蒸发自动测量系统示意图。

图中：1、蒸发池；2、蒸发池温度传感器；3、蒸发池液位控制器；4、蒸发池U型管；5、蒸发池压力传感器；6、数据采集控制器；7、上位机；8、供水箱；9、供水箱液位控制器；10、供水泵；11、总供水流量计；12、蒸发桶U型管；13、蒸发桶压力传感器；14、蒸发桶液位控制器；15、蒸发桶温度传感器；16、蒸发桶；17、补水流量计；18、排水沟；19地下廊道；20、溢流池；21、补水控制阀；22、溢流管路；23、补水管路；24、供水总管；25、间隙；1-1、1㎡蒸发池；1-2、3㎡蒸发池；1-3、5㎡蒸发池；1-4、10㎡蒸发池；1-5、20㎡蒸发池；16-1、0.5m蒸发桶；16-2、1m蒸发桶；16-3、1.5m蒸发桶；16-4、2m蒸发桶；16-5、2.5m蒸发桶；16-6、3m蒸发桶。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，本实施例包括供水箱8、五个深度相同水域面积不同的方形蒸发池1、六个水域面积相同深度不同的圆形蒸发桶16、以及自动化观测单元。

五个蒸发池1深度均为1m，五个池的水域面积为别为1㎡、3㎡、5㎡、10㎡、20㎡；六个蒸发桶16的水域面积均为1㎡，六个桶的桶深分别为0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m；本实用新型设计了不同水深蒸发区和不同面积蒸发区，构成了不同功能的水面蒸发试验系统，具有较好的代表性和实用性。有助于准确估算蒸发量，对精确评价水资源量以及水资源的管理意义重大，实用性强，推广应用价值高。

如图2所示，所述的蒸发池1下部连通有蒸发池U型管4，蒸发池1下部设置有补水管路23，蒸发池1上部设置有溢流管路22，溢流管路22下游设置有溢流池20。

如图3所示，所述的蒸发桶16下部连通有蒸发桶U型管12，蒸发桶16下部设置有补水管路23，蒸发桶16上部设置有溢流管路22，溢流管路22下游设置有溢流池20。

如图4所示，所述的供水箱8通过供水总管24向各个蒸发池1和各个蒸发桶16的补水管路23供水。

所述的自动化观察单元包括位于蒸发池U型管4底部测量蒸发池U型管4液柱底部液压的蒸发池压力传感器5，位于蒸发池1内竖向等距设置的蒸发池温度传感器2，位于蒸发池1内侧上部的蒸发池液位控制器3，位于蒸发桶U型管12底部测量蒸发桶U型管12液柱底部液压的蒸发桶压力传感器13，位于蒸发桶16内竖向等距设置的蒸发桶温度传感器15，位于蒸发桶1内侧上部的蒸发桶液位控制器14，位于供水箱8上部的供水箱液位控制器9，位于各个蒸发池1和各个蒸发桶16的补水管路23上的补水流量计17、补水控制阀21，位于供水总管24上的总供水流量计11，位于总供水流量计11与供水箱8之间的供水泵10，以及分别与蒸发池压力传感器5、蒸发池温度传感器2、蒸发池液位控制器3、蒸发桶压力传感器13、蒸发桶温度传感器15、蒸发桶液位控制器14、供水箱液位控制器9、补水流量计17、补水控制阀21、总供水流量计11和供水泵10电性连接的数据采集控制器6，所述的数据采集控制器6与上位机7通讯连接。

自动化观察单元使得本实用新型试验操作便捷，自动化程度和观测精度高，数据采集连续性好。

所述的蒸发池1和蒸发桶16均置于地面以下的地下廊道19内，蒸发池1和蒸发桶16均为玻璃钢材质，为了避免空气流动和温度变化影响玻璃钢材质的蒸发桶16或玻蒸发池1四周的温度变化，蒸发池1和蒸发桶16与地下廊道19基础均存有间隙25，间隙25内填充细沙。

本实用新型的建造过程：

1.为了实现五个水域面积和六个水深的水面蒸发试验系统，首先，选择一个面积200m²的试验场地，在试验场地上开挖地下廊道19，地下廊道19采用钢筋混凝土构筑。地下廊道19设置三级台阶。第一阶台阶布置0.5m蒸发桶16-1、1m蒸发桶16-2和1m²蒸发池1-1、3m²蒸发池1-2；第二阶台阶布置1.5m蒸发桶16-3、2m蒸发桶16-4和5m²蒸发池1-3；第三阶台阶布置2.5m蒸发桶16-5、3m蒸发桶16-6和10m²蒸发池1-4、20m²蒸发池1-5。

2.在地下廊道19安装自动供水系统，通过供水总管24及各个补水管路23连接到各个蒸发池1和蒸发桶16，采用补水控制阀21实现自动补水。在蒸发池1和蒸发桶16另一侧场地布置溢流池20，溢流池20通过溢流管道与蒸发池1和蒸发桶16连接，避免由于大规模降雨导致蒸发池1和蒸发桶16中的水溢出流入地下廊道19。在水面蒸发试验场外围开挖排水沟18，排水沟18通过管路与溢流池20连接，方便蒸发池1和蒸发桶16溢流的水量排出。

3.玻璃钢材质的蒸发池1和蒸发桶16调平，蒸发池1和蒸发桶16与基础部分间隙25均匀，在间隙25中填充细沙，避免空气流动和温度变化影响玻璃钢蒸发池1和蒸发桶16四周的温度变化，从而不能真实的反映水面蒸发过程。

4.在蒸发池1中间位置安装温度传感器支架，将蒸发池温度传感器2按水面以上0.1m、0.2m、0.3m、0.5m，水面以下0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、1.0m；共计10个温度传感器，监测不同位置的温度变化。在蒸发桶16中间位置安装温度传感器支架，将蒸发桶温度传感器15按水面以上0.1m、0.2m、0.3m、0.5m，水面以下0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、1.0m、2.5m、3.0m；根据蒸发桶16的深度，设定温度传感器；0.5m蒸发桶16布置9个温度传感器；1.0m蒸发桶16布置10个温度传感器；以此根据蒸发桶16深度确定温度传感器数量。

水面蒸发自动观测的工作流程如下：

首先给供水箱8供水，供水至设定的水位，通过上位机控制供水泵10，将供水箱8中的纯净水通过供水总管24供给蒸发池1和蒸发桶16，达到设定的水位；利用总供水流量计11、补水流量计17，记录总供水量、蒸发池1供水量和蒸发桶16供水量。

其次，蒸发池1或者蒸发桶16的水在蒸发作用下水位下降，当下降达设定的最低值时，触发蒸发池液位控制器3或者蒸发桶液位控制器14，启动供水泵10，给蒸发池1或者蒸发桶16供水；水位上升至设定的最高水位时，触发蒸发池液位控制器3或者蒸发桶液位控制器14，关闭供水泵10，实现蒸发池1或者蒸发桶16的自动供水；并记录供水量。

最后，在蒸发作用下，利用蒸发池压力传感器5和蒸发桶压力传感器13连续测量水位下降过程，并将测量数据通过数据采集控制器6发送至上位机7，将观测数据显示在上位机7上。本实用新型的蒸发量能够通过观测系统和数据采集系统直接计量和显示。

利用水面蒸发观测系统可以观测不同面积和不同深度的水面蒸发，从而实现多尺度多维的水面蒸发试验-观测系统的发明目的。

Claims (3)

1.一种多尺度多维水面蒸发试验观测系统，其特征在于：包括供水箱(8)、至少两个深度相同水域面积不同的方形蒸发池(1)、至少两个水域面积相同深度不同的圆形蒸发桶(16)、以及自动化观测单元；

所述的蒸发池(1)下部连通有蒸发池U型管(4)，蒸发池(1)下部设置有补水管路(23)，蒸发池(1)上部设置有溢流管路(22)，溢流管路(22)下游设置有溢流池(20)；

所述的蒸发桶(16)下部连通有蒸发桶U型管(12)，蒸发桶(16)下部设置有补水管路(23)，蒸发桶(16)上部设置有溢流管路(22)，溢流管路(22)下游设置有溢流池(20)；

所述的供水箱(8)通过供水总管(24)向各个蒸发池(1)和各个蒸发桶(16)的补水管路(23)供水；

所述的自动化观察单元包括位于蒸发池U型管(4)底部测量蒸发池U型管(4)液柱底部液压的蒸发池压力传感器(5)，位于蒸发池(1)内竖向等距设置的蒸发池温度传感器(2)，位于蒸发池(1)内侧上部的蒸发池液位控制器(3)，位于蒸发桶U型管(12)底部测量蒸发桶U型管(12)液柱底部液压的蒸发桶压力传感器(13)，位于蒸发桶(16)内竖向等距设置的蒸发桶温度传感器(15)，位于蒸发桶(16)内侧上部的蒸发桶液位控制器(14)，位于供水箱(8)上部的供水箱液位控制器(9)，位于各个蒸发池(1)和各个蒸发桶(16)的补水管路(23)上的补水流量计(17)、补水控制阀(21)，位于供水总管(24)上的总供水流量计(11)，位于总供水流量计(11)与供水箱(8)之间的供水泵(10)，以及分别与蒸发池压力传感器(5)、蒸发池温度传感器(2)、蒸发池液位控制器(3)、蒸发桶压力传感器(13)、蒸发桶温度传感器(15)、蒸发桶液位控制器(14)、供水箱液位控制器(9)、补水流量计(17)、补水控制阀(21)、总供水流量计(11)和供水泵(10)电性连接的数据采集控制器(6)，所述的数据采集控制器(6)与上位机(7)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种多尺度多维水面蒸发试验观测系统，其特征在于：所述的蒸发池(1)有五个，池深均为1m，五个池的水域面积为别为1㎡、3㎡、5㎡、10㎡、20㎡；所述的蒸发桶(16)有六个，桶的水域面积均为1㎡，六个桶的桶深分别为0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m。

3.根据权利要求1所述的一种多尺度多维水面蒸发试验观测系统，其特征在于：所述的蒸发池(1)和蒸发桶(16)均置于地面以下的地下廊道(19)内，蒸发池(1)和蒸发桶(16)均为玻璃钢材质，蒸发池(1)和蒸发桶(16)与地下廊道(19)基础均存有间隙(25)，间隙(25)内填充细沙。

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