[发明专利]一种高精度响应雨量过程的虹吸装置

说明书

本发明提供一种高精度响应雨量过程的虹吸装置，本虹吸装置安装于雨量计内部承雨器和计量翻斗之间，虹吸装置包括主体件、虹吸体、中间件，主体件固定安装于承雨器底部，虹吸体固定安装于主体件上，虹吸体上部两侧具有虹吸入口、底部具有虹吸出口，虹吸体安装后其虹吸入口位于主体件内部；中间件在主体件内部固定于虹吸体上，在中间件内部设置底面开口的空腔，虹吸入口位于空腔内，中间件用于形成空腔的内侧壁与虹吸体之间、中间件外侧壁与主体件内侧壁之间均具有间隙，且通过中间件底面与主体件底部的间隙连通。本发明通过将气象部门传统双层雨量计的上翻斗替换为虹吸装置，将自然雨强实时变化值稳定为固定值并流入翻斗，从而大大提高雨量计的测量精度。

技术领域

本发明适用于水文和气象降水测量技术领域，特别是针对不同分辨率雨量计在不同雨强下出现的误差差异问题，可适用于不同雨强下实现高精度响应雨量过程的雨量计虹吸装置。

背景技术

降水资料的准确性一直是水文和气象部门关注的重点，也是水资源利用、洪水预警、生态水文调节等领域的先决条件，众多研究者也寻求高精度测量降雨的方法，包括引进国外雨量计，对比不同分辨率雨量计降水测量误差等等。早期使用的虹吸雨量计虽可实现高精度的降雨过程记录，但需要人工进行测量，较为麻烦；翻斗式雨量计设计原理简单，性能稳定，但对雨强大小非常敏感，特别是不同分辨率翻斗对不同雨强的误差。国内目前的多数雨量站和实验基地配备的测雨计量装置为翻斗式雨量计，这种翻斗式雨量计有GB要求，且几十年来一直没有变化。因此如何进一步提高现有雨量计的计量精度、稳定性以及快速响应降雨过程显得尤为重要，是现在水文和气象部门亟待解决的问题。

现有雨量计的种类较多，依据翻斗的分辨率可分为0.1mm、0.2mm、0.5mm和1mm的雨量计。气象部门运用较多为0.1mm的双翻斗雨量计，水文部门运用较多为0.2mm单翻斗雨量计。翻斗式雨量计计量通过雨量器的承雨器进入翻斗，将左右斗翻斗次数转换为电信号，进行记录和传输。但翻斗式雨量计存在较大的测量误差。误差的主要来源是雨强，在翻斗进行计量时，虽然每次翻斗的时间间隔较小，但在翻斗的这段时间ΔT内，进水的漏斗仍然会向翻斗内注入水量。因此在雨强较大时，通过进水漏斗进入翻斗的水量就多于一斗的测量总量，造成测量值偏大误差偏负；在雨强较小时，进入漏斗的水量较小，可能小于一斗记录的水量，导致测量值偏小误差偏正。进而造成不同雨强下对降水测量误差时而偏大时而偏小，对降雨的精确测量带来困扰。

目前气象部门使用的0.1mm双翻斗雨量计，目的是为了降低降雨雨强变化对于计量翻斗的影响。其主要原理是在单翻斗雨量计上层再加一层翻斗，及双层翻斗，降雨经过上层翻斗后在通过漏斗进入下层的计量翻斗，可实现将雨强均化为4mm/min，将进入计量翻斗的雨强固定在常数值，与自然降雨雨强无关，所以便可以提高测量精度。

但由于双层翻斗的上层翻斗和下层翻斗分辨率相同，即上层翻斗翻动水量刚好与下层翻斗翻动的水量相同，因此在上层翻斗翻动后，流入下层漏斗的雨强可能小于4mm/min，这样便会造成计量误差的产生。且当自然雨强较小时，这种误差便会持续累计，造成进一步误差。

新的测雨设备，例如超声式雨量计、美国得克萨斯的称重式雨量计等通过高精度的电子设备称量或通过数学推算方式得到精确的降水量。但这些设备成本较高，而且维护程序繁琐，整体而言增加了测雨工作的可靠性、时效性问题。

因此如何克服现有技术条件的不足，并综合不同技术优点，以实现水文和气象部门的高精度、快速响应的降雨测量工作，是急需解决的难题之一。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种高精度响应雨量过程的虹吸装置，通过将气象部门传统双层雨量计的上翻斗替换为虹吸装置，将自然雨强的实时变化值通过虹吸装置，稳定为固定值并流入计量翻斗，从而大大提高雨量计的测量精度。

本发明的技术方案如下：

一种高精度响应雨量过程的虹吸装置，本虹吸装置安装于雨量计内部承雨器和计量翻斗之间，所述虹吸装置包括