CN103323068B - 地表径流自动计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地表径流自动计量装置。其包括地表径流汇集面、整流槽、双侧翻斗式测量器、计数仪，所述地表径流汇集面是由隔板在径流场地表围挡而成的径流汇集区域，其下游端为出水端，该出水端对接所述整流槽，所述双侧翻斗式测量器安装在该整流槽底部的出水口下端，所述计数仪安装在双侧翻斗式测量器的下端，用以记录所述双侧翻斗式测量器的翻转击打次数。本发明装置结构简单、造价低廉、便于安装、实施，其计量精确，能够实现多点同时连续自动计量，能够有效克服当前地表径流计量工作中的难题，实现地表径流信息的便捷采集。

Description

地表径流自动计量装置

技术领域

本发明涉及一种计量装置，具体涉及一种地表径流自动计量装置。

背景技术

地表径流是指大气降水后除直接蒸发、植物截留、渗入地下、填充洼地外，其余在流域地面由重力作用下沿着一定的方向和路径流动的水流。地面径流又由于降水形态的不同，可分为多种形式，如降雨径流或融雪径流。其大小和速度取决于地形、降雨强度、土壤透水性、地面覆盖及水头压差等，它能引起水、土和养分流失，导致地表水体富营养化，同时也是水循环的一个重要环节。农田地表径流的变化是研究农田养分流失对河流、湖泊等地表水体水质影响的重要指标。准确获取一定降水时间段农田地表径流量变化信息是农田水平衡、土壤及养分流失等动态研究与控制措施应用的基础。

农田地表径流计量一般采用经流场试实测法和人工降雨模拟法，前者是在一定农田面积上保持边界封闭，在径流场的出水口处直接测量每次降雨所产生的径流量或径流水质。后者是无自然降水条件下，通过喷淋设备，模拟自然降雨，一定面积的土壤作为降雨下垫面，设置出水口，在出水口段测量一段设定时间的降雨产生的径流变化。经流场试实测法的径流量测定常用三角形量水堰测流法和梯形量水堰测流法。三角形量水堰的过水断面为三角形缺口，顶角向下，角度可制成60℃、90℃、120℃，通过测过堰水深测得过堰流量。梯形量水堰断面为宜上宽下窄的梯形缺口，堰口侧边通常为4:1的斜边，通过测过水堰的水深和堰宽测得过堰流量。这种现场测定方法能够精确测定整个降水期间计量场地地表径流量变化过程，也可以试验连续取样测定水质变化和土壤流失情况。但是这种方法需要计量人员在降雨期间亲临现场，不断测量水堰口水深的变化，人力耗费较大，同时计量场地占地面积较大,难以实现多点计量。此外，要得到不同降水条件下的足够数据，需要计量几年甚至几十年，耗时长。人工降雨模拟法能够模拟较为复杂环境下的地表径流，可以设定降雨量，在较短时间内得到不同降雨量下的地表径流的数据，具有速度快、易控制等优点，但是这种方法因人工模拟降水情景，其降水强度、下垫面入渗系数和径流面坡度等很难接近真实情况，计量结果不能反应真实情况。另外，上述两种方法均不能实现多点自动同时计量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、计量误差小、且便于安装实施，可实现多点同时自动计量的地表径流自动计量装置，能够有效克服当前地表径流计量工作中的难题，实现地表径流信息的便捷采集。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种地表径流自动计量装置，包括地表径流汇集面、整流槽、双侧翻斗式测量器、计数仪，所述地表径流汇集面是由隔板在径流场地表围挡而成的径流汇集区域，其下游端为出水端，该出水端对接所述整流槽，所述双侧翻斗式测量器安装在该整流槽底部的出水口下端，所述计数仪安装在双侧翻斗式测量器的下端，用以记录所述双侧翻斗式测量器的翻转击打次数。

所述地表径流汇集面包括相对接的圆弧形的上游端区域和长方形区域。

所述地表径流汇集面为PVC区隔板围挡地表固定区域而形成的径流汇集面，所述PVC区隔板一端插入土中用于固定，该地表径流汇集面上游端和两侧的PVC区隔板的上沿高出地表以阻挡外界流水，且其上沿削薄成刃，出水端PVC板上沿与地表齐平。

在所述地表径流汇集面的上游端前布设有纵向的截锥状分流器，用于分流上坡径流，以阻挡上坡径流进入地表径流汇集面。

所述整流槽上部横截面为矩形，其长度与所述地表径流汇集面宽度相等，该整流槽下部收窄，其纵剖面呈V型，其底部设置有出水口，所述整流槽的一侧对接于所述汇集面的出水端，其余侧面及顶面均密闭。

在所述整流槽的顶面接近所述出水端的封面上安装有挡雨板。

所述双侧翻斗式测量器包括呈等腰三角型的两个侧面、相匹配的矩形底面及中间设置的垂直于底面的隔板，且该隔板将翻斗分割成容积相等的两个簸箕型量斗，两各侧面分别经由相应的转轴安装于支架上，而该支架安装在对应的测量器底板上。

在所述两个簸箕型量斗的下方分别安装有对应的计数仪，由所述地表径流汇集面所汇集的径流水经所述整流槽出水口流入一侧的簸箕型量斗，当积水量达到一定量时，该侧簸箕型量斗失去平衡翻倒，同时则由另一侧簸箕型量斗接纳径流水，当积水量达到一定量时，再次失去平衡翻倒，而每一次翻斗倾倒，都击打计数仪一次，根据翻斗容量和计数仪记载的次数，计算径流水量。

本发明具有积极有益的效果：

本发明结构简单、造价低廉，便于安装、实施，其计量精确，能够实现多点同时连续自动计量，能够有效克服当前地表径流计量工作中的难题，实现地表径流信息的便捷采集。

附图说明

图1为一种地表径流自动计量装置的结构示意图；

图2为图1中径流汇集面的区隔围挡的结构示意图；

图3为图1中分流器的结构示意图；

图4为图1中整流槽的结构示意图；

图5为图1中双侧翻斗式计量器的结构示意图。

图中，1为地表，2为汇集面外沿，3为挡雨板，4为出水口，5为翻斗，6为计数仪，7为采样瓶，8为平衡支点，9为分流器，10为径流汇集面，11为整流槽，12为双侧翻斗式计量器。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1一种地表径流自动计量装置，参见图1至图5，包括地表径流汇集面10、整流槽11、双侧翻斗式计量器12、计数仪6，所述地表径流汇集面10是由隔板在径流场地表围挡而成的径流汇集区域，其下游端为出水端，该出水端对接于整流槽11，双侧翻斗式计量器12安装在整流槽11底部的出水口下端，计数仪6安装在双侧翻斗式计量器12的下端，用以记录所述双侧翻斗式计量器12的翻转击打次数。

上述地表径流汇集面10由PVC区隔板条沿地面顺坡向围挡成，其上游端呈圆弧状，下游端为长方形区域，长宽比为1:0.6，圆弧弦长与地表径流汇集面宽相等，圆弧所对的圆心角为120℃，PVC区隔板条厚度约1～1.5cm，宽40～45cm，一端竖直插入土中约20cm，另一端露出地表20～25cm，接近上沿处1～2cm，用刀尽量削薄，厚度约0.2～0.3cm，尽量减少因雨水落击PVC区隔板上沿引起的误差，汇集面出水端PVC区隔板上沿高度与地面一致。

在地表径流汇集面10的上游端前布设有纵向截锥状分流器9，用于分流上坡径流，以阻挡上坡径流进入地表径流汇集面10，其为由PVC板制成的类四面体，三个面为正三角形（一个为底面，两个为水流分割面），另一面为曲面，弯曲度与汇集面上游端圆弧部分相一致，分流器的高与汇集面上沿一致，一般高出地面20～25cm，弯曲面与汇集面圆弧顶端用氯丁橡胶粘结。

上述整流槽11由PVC板制成，其一侧连接地表径流汇集面10出水端，上部为矩形，长与汇集面宽度相等，宽约10～20cm，高约20～25cm，下部为“V”型，底部倾斜坡度为30℃,低端设有长方形出水口，方向与出水端垂直，出水口长10cm，宽1cm，出水口四周粘接宽1cm、厚度为0.5cm的PVC板，用于导流。整流槽一侧面半封闭（高出地表的矩形部分不封闭）与汇集面出水端连接，其余侧面与上口封闭，上口接近出水端的封面上联接一高5cm、长与汇集面宽相等的PVC版条，阻挡整流槽上口封面的雨水流入整流槽11。

上述双侧翻斗式计量器12安装在整流槽11正下方，侧面为等腰三角型，高为10cm，底面为矩形，底面长为30cm，宽为12cm，翻斗中间与底边垂直焊接一边长为12cm的不锈钢隔板，将翻斗分割成容积相等的两个“簸箕”型量斗，隔板处于出水口正下方，与出水口下沿用于导流的PVC板保持1cm距离，在翻斗两侧面，底边中心，分别焊接一长为2cm的转轴，取一长约50cm，宽约20cm的不锈钢板作为计量器底板，底板几何中点，沿边平行焊接两个三角形支架，支架顶端对应位置用电钻钻孔，孔径与转轴横截面直径相当，将翻斗通过转轴固定在地板上，调节钻孔，保证翻斗灵活翻转，在量斗左右两侧接近出水口5cm处，正下方底板上分别安装机械式计数仪，计数仪的高为4cm，底板两端设排水口，排水口联接取样器或排水渠道，当径流水经整流槽出水口流入一侧量斗，当积水量达到一定量时，量斗失去平衡翻倒，当一侧翻倒时，另一侧量斗接纳流水，当积水量达到一定量时，失去平衡翻倒，而每一次翻斗倾倒，都击打计数仪一次，根据翻斗容量和计数仪记载的次数，计算径流水量。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种地表径流自动计量装置，其特征在于，包括地表径流汇集面、整流槽、双侧翻斗式测量器、计数仪，所述地表径流汇集面是由PVC区隔板在径流场地表围挡而成的径流汇集区域，包括相对接的圆弧形的上游端区域和长方形区域，其下游端为出水端，该出水端对接所述整流槽，该整流槽上部横截面为矩形，其长度与所述地表径流汇集面宽度相等，该整流槽下部收窄，其纵剖面呈V型，其底部设置有出水口，所述整流槽的一侧对接于所述汇集面的出水端，其余侧面及顶面均密闭，在所述整流槽的顶面接近所述出水端的封面上还安装有挡雨板；所述双侧翻斗式测量器安装在该整流槽底部的出水口下端，所述计数仪安装在双侧翻斗式测量器的下端，用以记录所述双侧翻斗式测量器的翻转击打次数；在所述地表径流汇集面的上游端前布设有纵向的截锥状分流器，用于分流上坡径流，以阻挡上坡径流进入地表径流汇集面；所述PVC区隔板一端插入土中用于固定，该地表径流汇集面上游端和两侧的PVC区隔板的上沿高出地表以阻挡外界流水，且其上沿削薄成刃，出水端PVC板上沿与地表齐平。

2.根据权利要求1所述的地表径流自动计量装置，其特征在于，所述双侧翻斗式测量器包括呈等腰三角型的两个侧面、相匹配的矩形底面及中间设置的垂直于底面的隔板，且该隔板将翻斗分割成容积相等的两个簸箕型量斗，两各侧面分别经由相应的转轴安装于支架上，而该支架安装在对应的测量器底板上。

3.根据权利要求2所述的地表径流自动计量装置，其特征在于，在所述两个簸箕型量斗的下方分别安装有对应的计数仪，由所述地表径流汇集面所汇集的径流水经所述整流槽出水口流入一侧的簸箕型量斗，当积水量达到一定量时，该侧簸箕型量斗失去平衡翻倒，同时则由另一侧簸箕型量斗接纳径流水，当积水量达到一定量时，再次失去平衡翻倒，而每一次翻斗倾倒，都击打计数仪一次，根据翻斗容量和计数仪记载的次数，计算径流水量。