[发明专利]一种硬化地面蒸发监测系统和方法

权利要求书

1.一种硬化地面蒸发监测系统，其特征在于，包括：成对安装在被监测硬化地面上的耗水监测子系统和入渗监测子系统，所述的耗水监测子系统的主体为与被监测硬化地面水密连接的耗水无底桶，所述的耗水无底桶靠近上缘的位置设置带有耗水流量传感器的耗水洒水器，所述的耗水无底桶靠近地面的位置设置耗水液位传感器；所述入渗监测子系统的主体为大小和形状与耗水无底桶完全相同的并同样与被监测硬化地面水密连接的入渗无底桶，所述的入渗无底桶的顶部设置水密连接的盖板，所述的入渗无底桶靠近上缘的位置设置带有入渗流量传感器的入渗洒水器、所述的入渗无底桶靠近地面的位置设置入渗液位传感器，所述的耗水液位传感器、耗水流量传感器、入渗液位传感器、入渗流量传感器依次与数据采集器、带有时钟的数据处理控制器电连接，所述的耗水无底桶使用透射光能量良好的材料，所述的入渗无底桶及盖板使用隔热、隔光能量的材料。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的耗水无底桶和入渗无底桶的水平截面形状为圆形、多边形中的一种。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述的耗水洒水器和入渗洒水器是结构相同的两套子系统，包括：能够将水均匀洒在耗水无底桶或入渗无底桶所围地面的洒水管，所述的洒水管与带有流量控制开关的水泵管道连接，所述的洒水管与水泵之间设有流量传感器，所述的水泵与水源连接。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述的洒水管是一段带有多个喷口的水平管，所述的水平管的一端铰链连接在无底桶的对称中心，另一端延伸至无底桶的边缘，所述的水平管由电机带动绕无底桶对称中心旋转，所述的电机与数据处理控制器电连接。

5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述的水源是自来水供水管或移动水箱。

6.根据权利要求1-5之一所述系统，其特征在于，所述的耗水液位传感器和入渗液位传感器安装在耗水无底桶或入渗无底桶中的高度h为：

其中，v是径流启动流速，n是粗糙系数，i是水力坡度。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述的径流启动流速为0.001-0.01 m/s。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述的数据处理控制器设有与物联网连接的通信模块。

9.一种使用权利要求8所述系统的硬化地面蒸发监测方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

实验区域选择的步骤：选择平坦干净的城市硬化地面，主要包括柏油路面、水泥路面、铺砖路面以及透水铺装路面；

监测设备安装的步骤：将监测系统安装到实验区域，用止水材料填充桶底部边缘与实验地面之间缝隙，耗水洒水器和入渗洒水器连接水源，入渗无底桶加盖盖板密封，调节耗水液位传感器和入渗液位传感器的高度，调节耗水洒水器和入渗洒水器将硬化地面湿润至临界产流状态，开启数据处理控制器与物联网连接的通信模块；

计量耗水参数的步骤：耗水洒水器不断的向耗水无底桶桶内区域地面洒水，并通过耗水流量传感器记录洒水流量以及洒水速率，耗水液位传感器监测耗水无底桶桶内区域地面的水量，一旦超过径流启动流速，则立即降低洒水速率；耗水洒水器的洒水量作为耗水无底桶桶内区域地面的蒸发入渗总耗水量，记为Q，耗水洒水器的洒水速率作为对应时间段蒸发和入渗耗散的速率之和；

计量入渗参数的步骤：入渗洒水器不断的向入渗无底桶桶内区域地面洒水，并通过入渗流量传感器记录洒水流量以及洒水速率，入渗液位传感器监测耗水无底桶桶内区域地面的水量，一旦超过径流启动流速，则立即降低洒水速率；入渗洒水器的洒水量作为入渗无底桶桶内区域地面的入渗总耗水量，记为I，入渗洒水器的洒水速率作为对应时间段入渗耗散的速率；

计算蒸发量的步骤：将蒸发入渗总耗水量减去入渗水量，差值记为对应面积硬化地面蒸发量E：

E=Q－I，

在t时间段内，对应面积硬化地面蒸发量E的蒸发速率v_E计算表达式为：

；

输出的步骤：将计算结果对应面积硬化地面的蒸发量E、蒸发速率v_E和时间输出t作为参数打包和输出至与网络连接的手机用户终端或电脑用户终端上，并通过与当时、当地的气象资料对应后进行分析。