CN110567532A - 梯形过流断面明渠水流流量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种梯形过流断面明渠水流流量测量装置，两个侧板、底板和圆柱管道之间形成断面为梯形的水流通道，水流流过水流通道时形成临界流状态，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水测量测水、环境保护工程量测水及信息化管理技术领域，尤其涉及一种梯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、便于运用管理的梯形过流断面明渠水流流量测量装置。
本发明提供了一种梯形过流断面明渠水流流量测量装置，其包括两个侧板和底板，每个侧板分别倾斜设置在底板两侧，所述底板中部设有一圆柱管道，圆柱管道的管径与两个导流板底部之间的距离成一定比例，所述侧板、底板和圆柱管道之间形成水流通道，使水流流过水流通道时形成临界流。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述侧板位于上游水流的一侧设有一标尺，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，水位传感器电连接所述信息设备控制箱，所述水位传感器设于圆柱管道的内侧用于测量上游的水位，所述水位传感器将测量的水位值传送至信息设备控制箱。
本发明的梯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)两个侧板、底板和圆柱管道之间形成断面为梯形的水流通道，水流过水流通道时形成临界流状态，其过流流量只是上游水位的函数，从而使流量测量转化为对上游水位的测量，使问题大大简化；
(2)两个侧板底部之间的距离与圆柱管道管径须满足一定的比例要求。若圆柱管道的直径过小，产生不了临界流；圆柱管道的直径过大，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，避免了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造，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，量测精度率定也改在工厂进行，因而工程建设速度更快，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，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为本发明的梯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，本发明提供了一种梯形过流断面明渠水流流量测量装置，包括两个侧板1、底板2、圆柱管道3、标尺4、水位传感器6和信息设备控制箱5。
两个侧板1、底板2和圆柱管道3之间形成断面为梯形的水流通道，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，过流断面形状一定时，在临界流状态下，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。本申请通过构建梯形过流断面和在圆柱管道两侧形成量水槽，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。通过测量侧板1上游的水位，即可得到明渠的流量。
为了保证临界流的产生，两个侧板1底部之间的距离与圆柱管道3管径之间满足一定的比例要求。若圆柱管道3的管径过小，产生不了临界流；圆柱管道3的管径过大，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。
为了便于测量侧板1位于上游水流的水深，还在侧板1位于上游水流的一侧设有一标尺4。
实际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设于圆柱管道3的内侧，用于测量侧板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，实际应用中信息设备控制箱5与互联网连接，可通过网络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)
1.一种梯形过流断面明渠水流流量测量装置，其包括两个侧板(1)和底板(2)，其特征在于：每个侧板(1)分别倾斜设置在底板(2)两侧，所述底板(2)中部设有一圆柱管道(3)，圆柱管道(3)的管径与两个导流板(1)底部之间的距离成一定比例，所述侧板(1)、底板(2)和圆柱管道(3)之间形成水流通道，使水流流过水流通道时形成临界流。
2.如权利要求1所述的梯形过流断面明渠水流流量测量装置，其特征在于：所述侧板(1)位于上游水流的一侧设有一标尺(4)，用于测量上游水流的水深。
3.如权利要求1所述的梯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)设于圆柱管道(3)的内侧用于测量上游的水位，所述水位传感器(6)将测量的水位值传送至信息设备控制箱(5)。
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