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目前普遍采用的虹吸式雨量计,由于仪器自身结构设计上的特点,和仪器老化及超期使用,经常涉及到虹吸订正和故障订正。现将自记资料出现故障虹吸时的计算方法做一简述。
虹吸订正依据及要求
自记雨量计在降雨过程中发生虹吸,笔尖从
10mm处回到零位线,一般需要
14s,因此这段时间内的降水量不能在记录线上显示出来,而是随虹吸管的虹吸直接流入储水器中,这些水量称之为虹吸订正。当虹吸过程中降水量很小时,天然排水量与虹吸高度相等。也就是说虹吸订正量的大小仅与储水器内水量及虹吸线的高度有关,而与降水记录过程无关。按规范要求:当自然虹吸雨量
(储水器内水
)大于记录量,且每次虹吸平均差值达到
0.2mm
,或一日内自然虹吸量累计差值大于记录量达
2.0mm
,应进行虹吸订正。
故障订正的原因及处理
1
、记录线在
10mm处呈水平线并带有泼浪状,其原因可能是虹吸管脏污,致使管内水面达到拐点时,水沿管避滴出而不虹吸。如遇这种情况,可使用肥皂水奖虹吸管弯曲部分洗涤干净。此时段记录雨量不能代表实际降水量,在计算实际降水量时,应考虑平顶线时间内的滴水量,则以储水器水量(天然排水)为准,进行故障订正。如下所示,当记录中含有事前注水、滴水时产生天然排水及未虹吸量时,资料整理方法则有
:
故障订正⊿
d=p-H
实际降水
S=H+⊿
d+w-D=p-D+w 即
c+⊿
d
式中
S——实际降水
(mm); ⊿
d ——虹吸订正;
D——事前注水
(mm);
c——记录线上查得降水量
(mm);
w——未虹吸量
(mm);
H ——虹吸线高度;
p——天然排水
(mm) 。
当计算出滴水时间内的故障订正量时,可根据邻近站降水量分布情况,采用邻站比例法,用同时间内降水量计算出比例系数,然后根据要求插补各时段雨量。
2
、记录笔尖到
10mm或
10mm以上等一段时间后才虹吸,记录呈平顶状,其记录量不能代表实际量。如历时短,不跨时段,应按天然排水直接计算故障订正即可;历时较短跨时段的站,则以天然排水量为准,从开始平顶处顺趋势用虚线延长至虹吸线上部相交为止,以虚线与时间交叉进行时间分配,但此时延长线的量均为故障订正量;历时较长,用天然排水量计算出故障订正,可根据降水分布情况采用邻站平均值法和(比例法)进行插补分配各时段量。
3
、在实际工作中,我们还发现了一种平底现象即(抽底水),出现这种现象的原因,大体上可分为两种情况。一是由于浮子连杆穿过的两轨道孔不在同一轴线上,或连杆、支架生锈等原因,使得发生虹吸时,连杆在下降的过成中受到较大的摩擦阻力,当阻力增大到一定程度时,连杆被卡住而不能使浮子下滑,此时降水虹吸仍在进行,当虹吸过程结束时,浮子悬于空中,浮子底面到自由水面之间出现一个空间。
此时,要使笔尖重新记录,降水必须先填满这个空间,而满这个空间需要一个过程,这个过程的长短取决于降水强度的大小,降水强度大,所用的时间就短,反之则长。在这段时间内,在自记纸上画出一个平底过程线。一般情况下虹吸不能回零,当降水重新填满空间却对浮子的浮力能克服连杆的摩擦力时,浮子突然上升,同时带动笔尖在纸上画出一个向上的跳坎,而后才正常记录。
另一种情况是自记笔零位线调整不到位。在仪器安装时,应向承雨器内注水待产生虹吸完毕时,调整笔尖位置应对准零位。若笔杆调整不当,浮子底面到自由水面出现空间,使它在降水虹吸结束时,笔杆下端的螺帽被搁在浮子室上盖上,在自记纸
0位线出现平底记录线。
以上两种情况使降水记录底部出现平顶现象,均属于抽底水。找出原因后,我们经过反复试验计算,发现按记录过程线来查算降水量不再适用,只能按天然排水推求实际降水量,其方法是:
实际降水
S=c1+c2+ H2+⊿
d = c + H2
虹吸后填满空间的降水量
H2= p –H1
式中
c1——虹吸前记录线上查得降水量
(mm);
H1——虹吸线的高度;
H2——虹吸后填满空间的降水量;
c2
——虹吸后正常记录的降水量;其它符号意义同前。
以上,我们论证了虹吸过程的几种计算方法,无论是虹吸订正和故障订正,都是根据天然排水量和虹吸线的高度来计算订正量的,其订正标准和故障处理都是按规范要求,并结合多年的实践经验进行分析计算,避免了按过程线来查算降水量,根据不同情况处理了实际存在的故障订正量,使收集到的降水资料更合理、更准确。
审稿:李海涛 |