CN110567531A - 矩形过流断面明渠水流流量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种矩形过流断面明渠水流流量测量装置，通过导流板、两侧半圆柱体状凸起和底板之间形成水流通道，并形成临界流状态，其过流流量仅为上游水位的函数，从而使流量测量转化为对上游水位的测量。本发明的测量装置便于工业化制造，避免现场施工精度难以把控的弊端；通过室内水力学试验对流量进行率定，避开了现场率定流量的困难，流量计算更为精准，工程建设速度更快，投资更省，工程管理更为方便，因而特别适用于末级渠系点多面广、农村技术力量薄弱的条件，并便于信息的自动采集，有利于灌溉管理信息化建设。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉工程量测水、环境保护工程量测水及信息化管理技术领域，尤其涉及一种矩形过流断面明渠水流流量测量装置。
背景技术
我国水资源短缺，节约用水是我国的一项基本国策。我国农业用水占用水总量的60％以上，节约用水的重点在于灌溉农业。经济、科学、合理的解决农业灌溉工程精准量测水问题是促进灌溉农业节水的重要技术手段。同时工农业生产和城市生活大量污水的排放，也需要对排放量进行精准量测，以满足环境保护工作的要求。
然而，现有的量测水设备多采用现场施工建造，技术要求高，施工难度大，施工周期长，工程造价高，量测精度率定困难，对于广大农村来说难以满足这些要求。
本专利申请在总结国内外灌溉量测水实践和理论研究成果的基础上，针对我国灌区末级渠系量测水这一重点难点问题，提出了经济、科学、合理相统一的解决方案和量水设备，克服了现有量水设备要么不经济，要么不精准，要么不切实际，要么不便管理等诸多弊端，具有广阔的应用前景。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种经济、精准、切合农村实际、便于运用管理的矩形过流断面明渠水流流量测量装置。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种矩形过流断面明渠水流流量测量装置，其包括两个导流板和底板，每个导流板分别竖直设置于底板两侧，每个导流板相对的侧面均朝内凸起形成半圆柱体状凸起，半圆柱体状凸起的半径与两个导流板之间的距离成一定比例，所述导流板、半圆柱体状凸起和底板之间形成水流通道，流过的水流形成临界流状态。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述导流板位于上游段的一侧设有一标尺，用于测量上游水流的水深。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括水位传感器和信息设备控制箱，水位传感器电连接信息设备控制箱，所述水位传感器设置于半圆柱体状凸起内用于测量上游导流板之间的水深，所述水位传感器将测量的水位值传送至信息设备控制箱。
本发明的矩形过流断面明渠水流流量测量装置相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过导流板、半圆柱体状凸起和底板之间形成水流通道，使水流流过水流通道时形成临界流状态，其过流流量只是上游水深的函数，从而使流量测量转化为对上游水位的测量；
(2)两个导流板之间的距离与半圆柱体状凸起半径之间须满足一定的比例要求。若半圆柱体状凸起的半径过小，产生不了临界流；若半圆柱体状凸起的半径过大，虽然有临界流产生，但却不必要的减小了过流能力；
(3)本发明的测量装置便于工业化制造，可以避免现场施工精度难以把控的弊端，通过室内水力学试验对流量进行率定，避开了现场率定流量的困难，流量计算更为精准；
(4)本发明的测量装置便于实现工业化制作，现场安装就位，施工技术要求易于掌握，施工周期短、工程造价较低，量测精度率定也在工厂进行，因而特别适用于末级渠系点多面广、农村技术力量薄弱的条件下水流量的测量，并便于信息的自动采集，有利于灌溉管理信息化建设。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的矩形过流断面明渠水流流量测量装置的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种矩形过流断面明渠水流流量测量装置，包括两个导流板1、底板2、半圆柱体状凸起3、标尺4、水位传感器6和信息设备控制箱5。
两个导流板1、底板2和半圆体状凸起3之间形成矩形水流通道，使水流流过水流通道时形成临界流状态。临界流是明渠水力学中的一个极其重要的概念，在临界流状态下，过流断面形状一定时，其过流流量只是上游水头的函数，从而使流量测量转化为对上游水头的测量，使问题大大简化。本申请的专利通过构建矩形过流断面和在半圆柱体状凸起两侧形成量水槽，使通过量水槽的过槽水流达到临界流状态，从而达到最佳测量效果。水流流过测量装置时，其过流流量只是上游水位的函数，通过测量导流板1上游的水位，即可得到明渠的流量。为保证临界流状态的产生，两个导流板之间的距离与半圆柱体状凸起半径之间须满足一定的比例要求。若半圆柱体状凸起的半径过小，产生不了临界流；若半圆柱体状凸起的半径过大，虽然有临界流产生，但却不必要的减小了过流能力。
在应用时，可在工厂预先制造好该测量装置，然后安装在需要测量水流量的明渠中，即可实现对水流量的测量。该测量装置可避免现场施工建造技术要求高，施工难度大，施工周期长，工程造价高且施工精度难以把控的弊端。
在实际应用中，对各种型号的测量设备应预先在实验室内进行水力学试验，从而确定计算流量与实际流量的校正系数，并根据校正系数，确定实际应用中的水位～流量关系。通过室内水力学试验对流量进行率定，避开了现场率定流量的困难，流量计算更为精准，工程建设速度更快，投资更省，工程管理更为方便，特别适用于末级渠系点多面广、农村技术力量薄弱的条件下水流量的测量。
为了便于测量导流板1位于上游水流的水深，还在导流板1位于上游水流的一侧设有一标尺4。
实际应用中还设有水位传感器6和信息设备控制箱5，水位传感器6设于半圆柱体状凸起3的一侧，用于测量导流板1之间的水位，通过水位传感器6更方便的测量水位，并传送给信息设备控制箱5，而不用人工读取标尺，实际中信息设备控制箱5与互联网连接完成信息的传输，将水位和流量信息传送至客户端，而不用人员现场来查看，便于信息化管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种矩形过流断面明渠水流流量测量装置，其包括两个导流板(1)和底板(2)，其特征在于：每个导流板(1)分别竖直设置于底板(2)两侧，每个导流板(1)相对的侧面均朝内凸起形成半圆柱体状凸起(3)，半圆柱体状凸起(3)的半径与两个导流板(1)之间的距离成一定比例，所述导流板(1)、半圆柱体状凸起(3)和底板(2)之间形成水流通道，流过的水流形成临界流状态。
2.如权利要求1所述的矩形过流断面明渠水流流量测量装置，其特征在于：所述导流板(1)位于上游段的一侧设有一标尺(4)，用于测量上游水流的水深。
3.如权利要求1所述的矩形过流断面明渠水流流量测量装置，其特征在于：还包括水位传感器(6)和信息设备控制箱(5)，水位传感器(6)电连接所述信息设备控制箱(5)，所述水位传感器(6)设于半圆柱体状凸起(3)内，用于测量上游导流板(1)之间的水深，所述水位传感器(6)将测量的水深值传送至信息设备控制箱(5)。
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