自动蒸发站使用说明书

一、概述：

水面蒸发是水循环过程中的一个重要环节，是水文学研究的一个重要课题。它是水库、湖泊等水体水量损失的重要组成部分，也是研究陆面蒸发的基本参证资料。在水资源评价、水文模型确定、水利水电工程和用水量较大的工矿企业规划设计和管理中都需要水面蒸发资料。

 E-601数字式全自动蒸发站、是根据人民水利电力部部标准《水面蒸发观测规范》SD 630-2013和气象局2017年版《地面气象观测规范》相关规定研究制造，用于自动观测陆上水面蒸发量的全过程。

数字式全自动蒸发站是由太阳能供电系统、国际标准的E601型蒸发皿、高精度浮子式水位计、自记雨量计、溢流桶、数据采集控制过程、补水过程全部实现了自动化的水面蒸发量观测站。蒸发站可与GPRS数据传输装置连接组成无人值守遥测站。本站设备仅限于在非冰冻期内使用（建议下雪、结冰期间采用人工观测）。设备中的蒸发计和雨量计、蒸发桶等仪器应根据相关产品使用说明书要求进行定期保养、维护。

型数字式自动蒸发站的蒸发皿、雨量计的分辨率均为0.1mm，溢流量分辨率为0.1mm，符合相关*标准要求。降水量、蒸发量数据表格形式符合数据入库整编要求，可用于装备各种类型的水面蒸发观测站，取代繁琐、复杂的传统人工观测，实现水面蒸发量的自动观测、记录。

 二、工作原理：

1 系统组成

(1).蒸发站主要是由一台数字式水位测量系统和一个由单片计算机为核心的电气控制装置组合在一起的一台机电一体化的设备，它用于检测蒸发桶水位，控制补水泵和排水阀动作，蒸发计与采集器通过系统内部RS-485通讯总线通讯。

(2).水位计由静水桶、光电旋转编码器、浮子、平衡重锤、固定于光电旋转编码器转轴上的圆形钢丝绳挂轮，以及光电旋转编码器保护罩、底座等组成。

(3).控制水泵和电动阀的继电器在采集器内，继电器吸合时，水泵或者电动阀开始工作，继电器断开时，停止工作。

(4).蒸发站的静水桶埋于观测现场的土中，静水桶下部通过连通管与蒸发桶连接，与蒸发桶形成连通结构，实现两者水面同步变化。

(5).雨量计采用0.1mm/min高精度分辨率，其基本原理是双翻斗机械式，输出信号为脉冲信号。

(6).供电部分采用大功率太阳能板和65AH铅酸蓄电池的供电方式，保证不间断的自动供电。

2系统结构平面图

3系统原理

本蒸发站系统以蒸发计、雨量计、溢流桶为基本观测工具，以采集器自动采集、处理、显示蒸发、降水、溢流过程信息、自动控制蒸发桶、溢流补、排水过程。采集器通过RS485/232通信接口分别与上位机系统、数传通信连接，利用系统配套的应用软件可以实现水面蒸发过程信息的远程监测及资料整编入库。

投入运行的蒸发站蒸发桶水位高度应保持在水位标志线上。无降水日时，采集器自动采集蒸发桶内水面高度变化计算蒸发量。每当蒸发桶内水面高度降至约定值（20mm）以下时，采集器在观测日分界时刻（水文分界日为8：00，气象分界日为20：00）控制补水泵工作，给蒸发桶、水圈自动补水，使桶中水位恢复至水位标志线高度，然后，以补水后的高度作为起测点，测量下一时段的蒸发量。

在降水日，当蒸发桶水位升高至约定值（55mm）以上时，采集器驱动电磁阀关闭，记录此时的静水桶的水位h1，然后采集器驱动溢流水泵打开，当静水桶中的水面下降到约定值30mm时，采集器驱动溢流泵停止工作，采集器记录此时静水桶的水位h2，此时记录器计算此次排水的高度差，从而根据测井的横截面积s计算出此次的溢流量 。采集器驱动电磁阀打开，以便下次测量。

三、计算方法

根据《水面蒸发观测规范》和*气象局《地面气象观测规范》规定， 日

蒸发量的计算如下

正常情况下，日蒸发量按下式计算：

            E=P+(h1-h2)

式中 E—日蒸发量（mm）；

     P—日降水量（mm）；

h1，h2—分别为上次和本次的蒸发器内水面高度（mm）。

     在降雨时，如发生溢流，则应从降水量中扣除溢流水量。

而如下图所示，自动蒸发仪器主要是由静水桶(直径 240mm)和蒸发桶

(618mm)组成，中间用管道连接，形成一个简单的连通器，可以保证两个桶的水面高度始终保持一致，传感器所测蒸发桶的水面高度变化。

自动蒸发站基本原理图

静水桶是密封的， 可以认为其没有蒸发量，所以在整个系统中只有蒸发器在产生蒸发量。 由于两个桶之间的水面始终保持同一高度，在蒸发桶的水面下降的过程中，静水桶的水会流向蒸发桶。故其蒸发量计算公式

变为：蒸发量=降水量+(起算水位值—当前水位值)×折算系数。

E=P+(h1-h2)×K

式中K—折算系数；

折算系数取 1.15；

蒸发量实际上是以一定时段内，蒸发掉的水量(体积)转换为蒸发器水体面积(与口径大小有关)上的水层深度来表示。而整个自动蒸发仪上水量体积由蒸发桶和静水桶共同盛装的，自动蒸发仪水位变化比人工观测的标准蒸发器实际变化要小，故自动蒸发仪水面高度变化反映在人工观测的蒸发器上有一定换算系数。其换算系数计算如下：当一定时段内蒸发器中蒸发掉水体体积为 A mm³，其自动蒸发仪水面下降 H1mm，而反映在人工观测的蒸发器上实际下降 H2mm。

也就是说 A=π×﹙2402﹢6182﹚×H1 ；

A=π×6182×H2 ；

 h2=[﹙2402﹢6182﹚/6182]×H1 ；

化简后H2=1.1508 ；H1≈1.15H1。

 四、安装要求

    1、蒸发仪器应安装在四周空旷平坦，以保证气流畅通。附近的山丘、建筑物、树木、篱笆等障碍物所造成的折当率应小于10%

2、太阳能安装在观测场的北面，方向为南偏西15度，也是为了*化利用太阳能的功效，保持电瓶电量充足。

3、E-601-型蒸发器的埋设，蒸发器口缘高出地面30.0cm，并保持水平。埋设时可用水准仪进行检验，器口高差应小于0.2cm。

水圈应紧靠蒸发桶，蒸发桶的外壁与水圈内壁的间隙应小于0.5cm。

蒸发器四周设一宽50.0cm（包括防坍墙在内）、高约22.5cm的土圈。土圈外层的防坍墙用砖砌而成。土圈北面留一小于40.0cm的观测缺口。

蒸发桶一般距离静水桶2米左右（连通管），一是为了更好的静水传递，提高精度。二是为了两者之间在太阳照射时相互不受影响。

   4、 雨量计的安装，器口离地面高度0.7cm。雨量计的校正参照雨量计说明书及雨量校正的相关规定。

五、自动蒸发站技术指标：

六、 蒸发桶清洗

蒸发桶必须定期清洗维护。清洗维护周期：汛期每月清洗一次，非汛期一个季度清洗一次。清洗维护之前应断开设备工作电源（采集仪上电源）。清洗维护应在8时以后记录完成*的蒸发计算后（约8点5分之后）开始，下一个整点之前结束。清洗后的当日数据可能比正常日数据略有偏小。

蒸发桶的清洗操作流程

（1） 打开机箱断开设备工作电源（采集仪工作电源）。

（2） 抽干蒸发桶内的水，并清洗蒸发桶。

（3） 向蒸发桶注满清水。

（4） 调整蒸发桶内水位至清洗前大致位置。

（5） 待蒸发桶内水位平稳，不在有波动时连通电源。

（6） 观察采集仪运行正常，关闭机箱。

（7） 检查外水圈水质，必要时清洗外圈。

（8） 检查补水桶内的水质，必要时清理补水桶