虹吸[式]雨量]

虹吸（syphonage）是利用液面高度差的作用力現象，將液體充滿一根倒U形的管狀結構內後，將開口高的一端置於裝滿液體的容器中，容器內的液體會持續通過虹吸管向更低的位置流出。虹吸的實質是因為液體壓強和大氣壓強而產生。因為h1p2-ρgh2，那么在A左端的壓強就大於A右端的的壓強，在大氣壓和液體壓強的共同作用下，水朝一個方向移動[中國移動通信集團公司]。特別提醒：（1）這不是什麼連通器，連通器的概念是上端開口下端連通的儀器；（2）這裡面有液體壓強，也有大氣壓的作用，辟如沒有大氣壓的作用，只有液體壓強，那么管子中的水就會以A點為界線，左端往左流，右端往右流，中間形成一段真空層。

基本信息

• 中文名稱：虹吸
• 外文名：syphonage
• 套用學科：物理學
• 適用領域範圍：市政排水，金融

描述

虹吸式雨量計是根據虹吸作用和阿基米德原理製作的降水自記儀器，適合於在0℃以上條件下連續測量液態降水量和降水時數，並求出降水強度。

結構原理

虹吸式雨量計由盛水器、浮子室、虹吸管、自記鍾、貯水瓶等組成，如圖1所示。

虹吸[式]雨量計

虹吸[式]雨量計

圖1 虹吸式雨量計

盛水器底部呈漏斗狀，帶有過濾網孔，以防止砂石雜物進入導管，同時起緩流作用。漏斗經導管與浮子室相連。浮子室是一個圓筒容器，內裝浮子，外接虹吸管。浮子是用薄金屬膜製成的密封圓筒，質輕，不滲透，不變形，中心與浮子桿垂直相焊接。

降雨時，雨水從盛水器經漏斗流入浮子室，使浮子上升，帶動自記筆在記錄紙上劃出記錄曲線。當自記筆尖達到記錄紙上邊緣時（相當於10毫米降水量），浮子室內的水面正好升到虹吸管的頂端，由於虹吸作用，虹吸管開始迅速排水，水流入貯水瓶中。水排完後，自記筆尖回到記錄紙的零刻度線上，重新開始下一次虹吸過程。如此周而復始，記錄紙上則繪有整個降雨過程的雨量曲線。降雨強度越大，單位時間流入浮子室的水量越多，浮子上升速度越快，則自記曲線越陡。因此，從自記紙上不但可以計算出降水量，還可以計算出降水強度。

為了提高測量靈敏度，浮子室連同進水管、虹吸管的總橫截面積小於盛水器口的截面積，10毫米降水量對應自記筆在自記紙上上升的實際距離為97毫米，即放大倍數為9.7。

虹吸式雨量計通過自記鍾可以連續記錄降水量和降水強度的變化。

虹吸誤差

虹吸誤差包括在虹吸過程中的降水被吸走和虹吸管不能把水完全吸淨造成的誤差，兩者方向相反，有一定的抵消作用。

虹吸管不能把浮子室里的水全部吸淨，殘留的水與下一次虹吸前的進水量相加，造成測得值偏大。該誤差的大小與虹吸管和浮子室的結構有關，長期使用時，由於器件變形、道路阻滯等，會發生變化，因此，難以確定總虹吸誤差的大小。

此外，在降水強度很小時，會出現水順著虹吸管壁外流的現象，稱為滴流。此時，虹吸失靈；還有各種原因造成的虹吸時間過長、虹吸中斷和虹吸次數過密等虹吸不正常現象，這是虹吸式雨量計結構上設計上的缺陷。

另外，浮子室內徑上下不均勻，或盛水口內徑和浮子室內徑比例有誤差，都將造成刻度誤差。直桿以及孔隙的光潔度不高造成的摩擦將使傳動帶滯後。盛水器口不水平，直桿或自記鍾軸不垂直將造成零位調整誤差。