CN109060062B - 一种内筒限位型灌溉水量计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内筒限位型灌溉水量计量装置，包括过水箱（4）、水位控制机构和水量计量装置，过水箱（4）安装于护坡（1）中，过水箱（4）包括上箱和下箱，上箱安装在下箱上，上箱内部密闭，下箱内设隔水板（15），隔水板（15）将下箱分隔成左右两个区域分别是进水区域和出水区域，进水区域上开设进水通孔连通护坡（1）一侧，出水区域上开设出水通孔连通农田（16）一侧，上箱底部开设有进水孔（18）和排水孔（14），进水孔（18）连通进水区域，排水孔（14）连通出水区域，水位控制机构和水量计量装置均安装在过水箱（4）上。本发明采用间歇式水量计量方法，通过累计水箱单次过水量和排水次数来计算总过水量，计量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种内筒限位型灌溉水量计量装置，属于农田水利技术领域。
背景技术
水是农业的命脉，农业用水占全国总用水量的近70%，其中的90%用于农田灌溉，灌区在提高土地生产力、提高人们生活水平和发展区域经济中具有重要作用。随着我国农田灌溉需求的增加与灌区面积的不断扩大，制定严格且全面的灌区管理措施已成为当务之急。然而，随着我国社会经济的快速发展，灌区灌溉中存在的问题也越来越突出，如灌区工程老化导致输配水功能衰竭，我国北方水资源较少但浪费水的现象严重、用水效率和生产率较低等等。目前，灌区内各个用水户及用水机构间的矛盾严重，日益短缺的水资源已成为影响灌区进一步发展的重要问题。因此大力配置合理且高效的量水设施，实行有效节水、定额供水和按量收费已成为迫切任务。
灌区量水是实现合理计划用水、正确分配水资源、高效灌溉的重要手段，也是实行计量收费的重要保证。近年来，我国不断补充农田水利立法，黑龙江、湖南和江西省陆续出台了农田水利管理方面的地方性法规，它们明确规定农田灌溉用水实行总量控制和定额管理相结合的制度。实践证明，建设农业用水计量设施、对农业用水进行计量收费与控制是农业可持续发展的有效措施和节水型社会建设的重要一环。农业灌溉用水的计量是成本核订和计收水费的主要依据，但由于长期以来我国农业用水的传统理念，田间灌溉水量计量装置较少，即使有也大多安装于主渠道内，而对于独立田块的灌溉用水量基本不计量，在灌溉结束后通常根据户数平摊水费，一些地区的农田灌溉用水基本是福利水，农民灌溉不交水费或水费很低、多灌少灌一个样。这些问题给农业水资源的利用控制管理带来困难，造成了农民节水意识不强、大力漫灌、水资源浪费现象严重。这就给农业水资源的控制管理带来很大的困难。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉量水既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水、灌水的重要手段。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉量水既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水、灌水的重要手段。因此，只有解决田间灌溉用水的计量问题，才能促使用水者节约用水，进而为灌溉用水定额管理、累进加价创造条件。
灌溉水量的计量是一项基础而又关键的技术，传统巴歇尔量水槽、U型量水槽等水量测定装置只适合于干渠、沟渠等大水量的测定，用来实现地表水灌区明渠输水的测量，但是这类装置计量精度普遍不高。而一些大型精密流量设备，如超声波流量计、红外线流量计等虽然具有较高的测量精度，但是它们投资成本较高、安装复杂且维护成本较高，会增加农民的负担。针对目前我国农业农田灌溉特点及精准灌溉目标，因此，目前我国灌区亟需一种适用于末级渠道的农田灌溉用水计量和节水控制装置，在精确计量灌溉用水的同时能节约成本、便于维护，做到灌区水量的节约和灌溉效率的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种内筒限位型灌溉水量计量装置，采用水位滞后式内筒升降机构实现定量间断过水，并统计过水总量，具有结构简单、计量精确的优点，可用于实现对灌溉水量的精确计量，有利于实现水资源的利用效率及灌溉水量智能化控制。
为达到上述目的，本发明提供一种内筒限位型灌溉水量计量装置，包括过水箱、水位控制机构和水量计量装置，所述过水箱安装于护坡中，所述过水箱包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述下箱内设隔水板，所述隔水板将所述下箱分隔成左右两个区域分别是进水区域和出水区域，所述进水区域上开设进水通孔连通护坡一侧，所述出水区域上开设出水通孔连通农田一侧，所述上箱底部开设有进水孔和排水孔，所述进水孔连通所述进水区域，所述排水孔连通所述出水区域，所述水位控制机构和所述水量计量装置均安装在所述过水箱上。
优先地，所述水位控制机构包括导向杆、T形杆、内筒、拉杆、浮筒、排水塞和进水塞，所述拉杆包括左拉杆和右拉杆，所述内筒固定在所述上箱内，所述内筒底部开设有泄水孔；所述导向杆固定于所述内筒芯部，所述浮筒和所述T形杆均穿在所述导向杆上，所述浮筒位于所述T形杆下方，所述浮筒和所述T形杆可在内筒内上下滑动；所述左拉杆长于所述右拉杆，所述进水塞固定连接所述左拉杆下端，所述进水塞位于进水区域中，所述排水塞固定连接所述右拉杆下端，所述排水塞位于所述上箱中，所述左拉杆上端和所述右拉杆上端分别固定连接所述T形杆左右两端。
优先地，所述水量计量装置包括控制箱和行程开关，所述控制箱内置脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关固定于所述过水箱内部上表面，所述行程开关位于T形杆上方，所述控制箱固定于所述过水箱顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关，所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关供电。
优先地，包括挡泥板，所述挡泥板固定连接所述下箱左侧，所述挡泥板外形为L型，所述挡泥板高度为20~30cm。
优先地，太阳能板，所述太阳能板固定于所述过水箱顶部，所述太阳能板电连接所述蓄电池。
优先地，所述过水箱采用PVC板拼合而成，所述上箱为长方体中空箱体，所述上箱顶部开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔，所述上箱底部对称开设有进水孔和排水孔，所述进水孔和所述排水孔孔径为50mm。
优先地，所述内筒为上部敞口的筒形，所述内筒内径为80mm，所述内筒底部开设有孔径为5mm的泄水孔，所述内筒固定于所述上箱内侧底板上，所述内筒的轴线位于所述进水孔和所述排水孔的中心；
所述浮筒为圆柱体结构，所述浮筒材质为高密度聚氨酯泡沫，所述浮筒直径小于所述内筒内径10~20mm，所述浮筒高度为所述内筒高度的1/4~1/3。
优先地，所述T形杆为T型结构，所述T形杆包括水平部分和竖直部分，水平部分固定设置在竖直部分上，所述竖直部分为圆管形结构，圆管形结构内直径大于所述导向杆外直径1~2mm，水平部分为矩形截面的横杆，所述横杆长度等于所述进水孔与所述出水孔的圆心间距，所述圆管形结构和所述T形杆均穿于所述导向杆上。
优先地，所述左拉杆和所述右拉杆均为直径6mm不锈钢细杆，所述左拉杆比所述右侧拉杆长50~80mm，所述左拉杆下端穿过绳索进水孔连接所述进水塞芯部，所述右拉杆下端与所述排水塞芯部连接。
优先地，所述进水塞和所述排水塞均为等直径且厚度为30mm的圆饼形结构，所述进水塞和所述排水塞材质采用橡胶，所述排水塞的直径大于所述进水孔和所述排水孔孔径20~30mm。
本发明所达到的有益效果：
1) 本发明采用间歇式水量计量方法，通过累计水箱单次过水量和排水次数来计算总过水量，计量精度高于普通连续式水量计量装置。
2) 采用水位滞后式内筒升降机构控制进出水过程互锁，从而实现循环进水和排水，且单次过水水位由内筒高度控制，触发动作迅速，控制精度高，单次过水量稳定性高。
3) 所采用的间歇过水方式，可有效的稳定沟渠中的水位高度，在同一沟渠中大量使用时不会造成沟渠上游和下游出现明显的水位波动，适应性强。
4) 本发明具有结构简单，制造和维护成本低，且具有较好的便携性，即适合于农田灌溉用水量的长期运行管理，也适用于临时水量计量控制，具有较好的适应性。
附图说明
附图1是本发明进水状态时的半剖主视图；
附图2是本发明排水状态时的半剖主视图；
附图3是附图1的A-A向视图；
附图4是水位控制机构示意图；
附图5是过水箱结构示意图。
图中的1是护坡、2是水面、3是挡泥板、4是过水箱、5是控制箱、6是行程开关、7是太阳能板、8是导向杆、9是T形杆、10是内筒、11是拉杆、12是浮筒、13是排水塞、14是排水孔、15是隔水板、16是农田、17是进水塞、18是进水孔、19是渠床、20是泄水孔、21是透气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种内筒限位型灌溉水量计量装置，包括过水箱4、水位控制机构和水量计量装置，所述过水箱4安装于护坡1中，所述过水箱4包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述下箱内设隔水板15，所述隔水板15将所述下箱分隔成左右两个区域分别是进水区域和出水区域，所述进水区域上开设进水通孔连通护坡1一侧，所述出水区域上开设出水通孔连通农田16一侧，所述上箱底部开设有进水孔18和排水孔14，所述进水孔18连通所述进水区域，所述排水孔14连通所述出水区域，所述水位控制机构和所述水量计量装置均安装在所述过水箱4上。
进一步地，所述水位控制机构包括导向杆8、T形杆9、内筒10、拉杆11、浮筒12、排水塞13和进水塞17，所述拉杆11包括左拉杆和右拉杆，所述内筒10固定在所述上箱内，所述内筒10底部开设有泄水孔20；所述导向杆8固定于所述内筒10芯部，所述浮筒12和所述T形杆9均穿在所述导向杆8上，所述浮筒12位于所述T形杆9下方，所述浮筒12和所述T形杆9可在内筒10内上下滑动；所述左拉杆长于所述右拉杆，所述进水塞17固定连接所述左拉杆下端，所述进水塞17位于进水区域中，所述排水塞13固定连接所述右拉杆下端，所述排水塞13位于所述上箱中，所述左拉杆上端和所述右拉杆上端分别固定连接所述T形杆9左右两端。
进一步地，所述水量计量装置包括控制箱5和行程开关6，所述控制箱5内置脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关6固定于所述过水箱4内部上表面，所述行程开关6位于T形杆9上方，所述控制箱5固定于所述过水箱4顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关6，所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关6供电。
进一步地，包括挡泥板3，所述挡泥板3固定连接所述下箱左侧，所述挡泥板3外形为L型，所述挡泥板3高度为20~30cm。
进一步地，太阳能板7，所述太阳能板7固定于所述过水箱4顶部，所述太阳能板7电连接所述蓄电池。
进一步地，所述过水箱4采用PVC板拼合而成，所述上箱为长方体中空箱体，所述上箱顶部开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔21，所述上箱底部对称开设有进水孔18和排水孔14，所述进水孔18和所述排水孔14孔径为50mm。
进一步地，所述内筒10为上部敞口的筒形，所述内筒10内径为80mm，所述内筒10底部开设有孔径为5mm的泄水孔20，所述内筒10固定于所述上箱内侧底板上，所述内筒10的轴线位于所述进水孔18和所述排水孔14的中心；
所述浮筒12为圆柱体结构，所述浮筒12材质为高密度聚氨酯泡沫，所述浮筒12直径小于所述内筒10内径10~20mm，所述浮筒12高度为所述内筒10高度的1/4~1/3。
进一步地，所述T形杆9为T型结构，所述T形杆9包括水平部分和竖直部分，水平部分固定设置在竖直部分上，所述竖直部分为圆管形结构，圆管形结构内直径大于所述导向杆8外直径1~2mm，水平部分为矩形截面的横杆，所述横杆长度等于所述进水孔18与所述出水孔14的圆心间距，所述圆管形结构和所述T形杆9均穿于所述导向杆8上。
进一步地，所述左拉杆和所述右拉杆均为直径6mm不锈钢细杆，所述左拉杆比所述右侧拉杆长50~80mm，所述左拉杆下端穿过绳索进水孔18连接所述进水塞17芯部，所述右拉杆下端与所述排水塞13芯部连接。
进一步地，所述进水塞17和所述排水塞13均为等直径且厚度为30mm的圆饼形结构，所述进水塞17和所述排水塞13材质采用橡胶，所述排水塞13的直径大于所述进水孔18和所述排水孔14孔径20~30mm。
所述脉冲计数器为JDM11-6H型电子脉冲计数器。
本发明的工作原理：
当内筒10中的水位较低，T形杆9、进水塞17和排水塞13均处于下位状态，此时进水孔18是开启的，排水孔14是封闭的。沟渠中的水可通过进水孔18流入到过水箱4中。由于内筒10侧壁的泄水孔14直径较小，进水速度缓慢，从而使得内筒10中的水位上升滞后与箱体内水位。同时在箱内水压的作用下，排水塞13紧紧封堵住排水孔14。当箱内水位上升到内筒10高度时，箱内的水流入内筒10中，由于内筒10体积较小，筒内水位迅速上升并使得浮筒12快速上升，在浮筒12的浮力作用下T形杆9被顶起，并带动左拉杆和右拉杆分别提起进水塞17和排水塞13。此时进水孔18被封闭，排水孔14开启，沟渠内的水停止进入过水箱4，过水箱4中的水开始向农田16排放。T形杆9被顶起时触发顶部的行程开关6，行程开关6将脉冲信号传输给控制器5中的脉冲计数器进行次数累加。
随着箱内水快速排出，水位下降，但内筒10中的水需通过底部泄水孔20缓慢排出，从而使得在箱体排水过程中内筒10中的水位降低滞后，T形杆9在浮筒12的浮力作用下一直维持在上位状态，一直到过水箱4内的水全部排出，内筒10中的水位下降至较低位置时，浮筒12和T形杆9在重力的作用下回落，此时排水塞13再次封闭住排水孔14，进水塞17下行开启进水孔18，装置再次回复到进水状态。
挡泥板3可阻挡沟渠底部的泥沙进入过水箱4中，同时还能减慢进水速度，使得过水箱4内水位上升平稳。同时本装置采用太阳能和蓄电池供电，可满足装置的全天候24小时连续运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，包括过水箱（4）、水位控制机构和水量计量装置，所述过水箱（4）安装于护坡（1）中，所述过水箱（4）包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述下箱内设隔水板（15），所述隔水板（15）将所述下箱分隔成左右两个区域分别是进水区域和出水区域，所述进水区域上开设进水通孔连通护坡（1）一侧，所述出水区域上开设出水通孔连通农田（16）一侧，所述上箱底部开设有进水孔（18）和排水孔（14），所述进水孔（18）连通所述进水区域，所述排水孔（14）连通所述出水区域，所述水位控制机构和所述水量计量装置均安装在所述过水箱（4）上；所述水量计量装置包括控制箱（5）和行程开关（6），所述控制箱（5）内置脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关（6）固定于所述过水箱（4）内部上表面，所述控制箱（5）固定于所述过水箱（4）顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关（6），所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关（6）供电；
所述水位控制机构包括导向杆（8）、T形杆（9）、内筒（10）、拉杆（11）、浮筒（12）、排水塞（13）和进水塞（17），所述拉杆（11）包括左拉杆和右拉杆，所述内筒（10）固定在所述上箱内，所述内筒（10）底部开设有泄水孔（20）；所述导向杆（8）固定于所述内筒（10）芯部，所述浮筒（12）和所述T形杆（9）均穿在所述导向杆（8）上，所述浮筒（12）位于所述T形杆（9）下方，所述浮筒（12）和所述T形杆（9）可在内筒（10）内上下滑动；所述左拉杆长于所述右拉杆，所述进水塞（17）固定连接所述左拉杆下端，所述进水塞（17）位于进水区域中，所述排水塞（13）固定连接所述右拉杆下端，所述排水塞（13）位于所述上箱中，所述左拉杆上端和所述右拉杆上端分别固定连接所述T形杆（9）左右两端。
2.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述行程开关（6）位于T形杆（9）上方。
3.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，包括挡泥板（3），所述挡泥板（3）固定连接所述下箱左侧，所述挡泥板（3）外形为L型，所述挡泥板（3）高度为20~30cm。
4.根据权利要求2所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，太阳能板（7），所述太阳能板（7）固定于所述过水箱（4）顶部，所述太阳能板（7）电连接所述蓄电池。
5.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述过水箱（4）采用PVC板拼合而成，所述上箱为长方体中空箱体，所述上箱顶部开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔（21），所述上箱底部对称开设有进水孔（18）和排水孔（14），所述进水孔（18）和所述排水孔（14）孔径为50mm。
6.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述内筒（10）为上部敞口的筒形，所述内筒（10）内径为80mm，所述内筒（10）底部开设有孔径为5mm的泄水孔（20），所述内筒（10）固定于所述上箱内侧底板上，所述内筒（10）的轴线位于所述进水孔（18）和所述排水孔（14）的中心；
所述浮筒（12）为圆柱体结构，所述浮筒（12）材质为高密度聚氨酯泡沫，所述浮筒（12）直径小于所述内筒（10）内径10~20mm，所述浮筒（12）高度为所述内筒（10）高度的1/4~1/3。
7.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述T形杆（9）为T型结构，所述T形杆（9）包括水平部分和竖直部分，水平部分固定设置在竖直部分上，所述竖直部分为圆管形结构，圆管形结构内直径大于所述导向杆（8）外直径1~2mm，水平部分为矩形截面的横杆，所述横杆长度等于所述进水孔（18）与所述出水孔（14）的圆心间距，所述圆管形结构和所述T形杆（9）均穿于所述导向杆（8）上。
8.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述左拉杆和所述右拉杆均为直径6mm不锈钢细杆，所述左拉杆比所述右拉杆长50~80mm，所述左拉杆下端穿过绳索进水孔（18）连接所述进水塞（17）芯部，所述右拉杆下端与所述排水塞（13）芯部连接。
9.根据权利要求1所述的一种内筒限位型灌溉水量计量装置，其特征在于，所述进水塞（17）和所述排水塞（13）均为等直径且厚度为30mm的圆饼形结构，所述进水塞（17）和所述排水塞（13）材质采用橡胶，所述排水塞（13）的直径大于所述进水孔（18）和所述排水孔（14）孔径20~30mm。
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