CN205301356U - 一种用于坝体渗流速度测量的量杯 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型公开了一种用于坝体渗流速度测量的量杯，包括杯体（1），在杯体（1）一侧设有手柄（2），手柄（2）内设有电源（3），电源（3）经开关（4）与手柄（2）内的计时器（5）、小型数据处理器（6）和传感器处理终端（7）电气连接；传感器处理终端（7）经导线孔（8）与设在杯体（1）内底的压力传感器（9）电气连接；小型数据处理器（6）与设在手柄（2）表面的渗流量显示屏（10）电气连接，计时器（5）与设在手柄（2）表面的时间显示屏（11）电气连接。本实用新型可单人轻松完成对局部渗漏点进行的渗流速度计量工作，很好的解决了测量过程中因两人配合不协调造成的测量误差。本实用新型具有识读方便、操作简单、便于携带、识读结果误差较小等优点，可较大地提升工作速度和精度，节省人力。</b>

Description

一种用于坝体渗流速度测量的量杯

技术领域

本实用新型涉及一种用于坝体渗流速度测量的量杯，属于大坝廊道内局部渗流通道渗流速度的测量技术领域。

背景技术

渗流监测是监测大坝安全运行的重要内容，在大坝工程事故统计中，因为渗流原因引起的工程事故所占全部大坝工程事故的份额高达30%-40%，大坝渗流可能会造成坝基坝体和结构渗流破坏，降低坝体边坡的稳定性；对于混凝土坝，大坝渗流扬压力降低坝体稳定性，对坝基和结构造成水化学侵害，并且过大的渗漏损失还会导致工程效益降低，因此对于大坝渗流的监测有着十分重要的实际意义。渗流量是反映渗流场状态的一大基本要素，也是反映渗流安全问题最直观、灵敏和综合的因素，渗流量对防渗体工作状况反映最全面及时，很多工程变化在渗流压力观测判断还不够明确时，渗流量反映已经相当明显。根据测量渗流量的大小以及汇集条件的不同，常用的渗流量测量大致可分为以下几种：1）容积法：流量小于1L/s时宜用容积法；2）量水堰法：流量在1-300L/s之间时宜采用量水堰法；3）测流速法：当流量大于300L/s或受落差限制不能设量水堰时，可用测流速或典型断面水位的方法。对大坝廊道进行巡视检查时发现一些新的渗流通道，较多情况下该类渗流通道的渗流量较小，一般使用容积法计算渗流量，而目前在进行大坝局部渗流巡视时，常用的方式是基于容积法采用两人结合的方式：当发现有局部渗流点时，需一人持计量杯，另一人持秒表，先根据实际渗流量的大小设定渗流持续时间t，接着持计量杯的人在另一人按下秒表的同时迅速将计量杯置于渗流水下，当秒表计时结束时，计量杯要迅速离开停止注水，最后对计量杯内的水容量a（L）进行识读，再通过计算公式：渗流速度v=渗流量/时间=a/t（L/s），计算渗流速度。采用这种方式对大坝的局部渗流量进行计量时，其优点在于使用的工具简单，相对比较经济，缺点是其需两个人协同进行操作，比较耗费人力；由于计量杯容积相对有限，这种方法不能满足不同渗流速度的观测要求，并且由于计量杯计量与读表由两个人操作，在开始计时与结束计时并不能达到同步，从而造成测量结果误差较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于坝体渗流速度测量的量杯，以解决现有技术需两人配合，测量结果误差较大的技术问题，从而克服现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型的一种用于坝体渗流速度测量的量杯，包括杯体，杯体一侧设有手柄，手柄内设有电源，电源经开关与手柄内的计时器、小型数据处理器和传感器处理终端电气连接；传感器处理终端经导线孔与设在杯体内底的压力传感器电气连接；小型数据处理器与设在手柄表面的渗流量显示屏电气连接，计时器与设在手柄表面的时间显示屏电气连接。

前述量杯中，所述杯体内中部位置设有水平设置的消能板。

前述量杯中，所述杯体的杯口设有与外接量杯连接的螺纹接口。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型的量杯可单人轻松完成对局部渗漏点进行的渗流速度计量工作，很好的解决了测量过程中因两人配合不协调造成的测量误差。本实用新型具有识读方便、操作简单、便于携带、节省人力、识读结果误差较小等优点，通过本实用新型较大地提升了工作速度和精度，方便操作者在实际测量中运用。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是外接量杯的结构示意图。

图中的标记为：1-杯体、2-手柄、3-电源、4-开关、5-计时器、6-小型数据处理器、7-传感器处理终端、8-导线孔、9-压力传感器、10-渗流量显示屏、11-时间显示屏、12-消能板、13-螺纹接口、14-外接量杯、15-刻度线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。

本实用新型是根据下述的一种坝体渗流速度的测量方法所构建并用于该方法的，该方法采用带有压力传感器和计时器的量杯测量坝体的渗流速度；通过设在量杯内底的压力传感器采集水压信号，水压信号经传感器处理终端送至小型数据处理器；小型数据处理器根据储存的量杯形状数据和计时器提供的时间数据直接计算出单位时间采集到的渗流液体体积，并通过设在量杯手柄上的渗流量显示屏直接读出坝体渗流速度参数。传感器处理终端内预置有符合流量规律的合理范围参考数据，传感器处理终端将接收到的水压信号与预置的合理范围参考数据进行比较，当比较结果超出合理范围时则视为无效数据，传感器处理终端自动屏蔽掉无效数据并提示测量异常；只有当压力传感器采集到的数据为合理范围内的有效数据时，才将数据输送至小型数据处理器。计时器的启动由输送至小型数据处理器的水压信号自动控制，当小型数据处理器检测到水压信号时，计时器自动开始计时；当水压信号不发生变化时，计时器停止计时；当水压信号消失后计时器自动清零；以确保采集渗流液体与计时同步进行，提高坝体渗流速度测量的准确性。量杯内中部位置设有水平设置的消能板，通过消能板的缓冲作用屏蔽掉水流冲击造成的水压波动，以确保流量测量的稳定性。

根据上述方法构建并用于上述方法的本实用新型的一种用于坝体渗流速度测量的量杯，如图1和图2所示，包括杯体1，杯体1一侧设有手柄2，手柄2内设有电源3，电源3经开关4与手柄2内的计时器5、小型数据处理器6和传感器处理终端7电气连接；传感器处理终端7经导线孔8与设在杯体1内底的压力传感器9电气连接；小型数据处理器6与设在手柄2表面的渗流量显示屏10电气连接，计时器5与设在手柄2表面的时间显示屏11电气连接。杯体1内中部位置设有水平设置的消能板12。杯体1的杯口设有与外接量杯14连接的螺纹接口13。

实施例

本实用新型的量杯如图1所示：主要包括量杯，量杯由杯体1和手柄2构成，手柄2内为空心结构，手柄2内安装有电源3、开关4、计时器5、小型数据处理器6和传感器处理终端7，手柄2的上表面设有渗流量显示屏10和时间显示屏11；杯体1采用透明材料制成，杯体上有刻度15，杯体1的内底设有压力传感器9，压力传感器9的引线经导线孔8与手柄2内的电气部分连接，导线孔8处应做好密封，防止水进入与导线孔8和手柄2内。杯体1中部设有水平设置的消能板12，杯体1的杯口处设有螺纹接口13。

量杯各部分的功能说明

电源和开关的设置：电源为整个电路提供电能，开关置于手柄方便操作位置，不使用时通过开关切断电源，以免不工作时白白消耗电能。

消能板12的设置：减小在注水过程中由于水量较大造成量杯内的水搅动过大溅出杯外，或减小水流产生的动态压力从而造成测量结果的波动，而影响测量结果的准确性；

计时器5的设置：由于使用容积法观测渗流量时要求充水时间不得少于10s，故计时器设置最少计时时间需大于10s。

螺纹接口13的设置：结合容积法的适用要求（流量小于1L/s时宜用），该实用新型的量杯最大容积为5L，当渗流通道的渗水流量较小（0L/s-0.5L/s）时，直接使用如图1所示的量杯进行计量；但是由于图1所示的5L容积量杯并不能满足容积法较大流量（0.5L/s-1L/s）时的要求，因此另外准备了一个量程为5L的外接量杯14，通过外接量杯14底的螺纹与图1所示的量杯进行密封连接，进行容量扩展。外接量杯14中内设有消能板12。

压力传感器的设置：压力传感器布置在量杯下方，将不同容积的水产生的压力值反馈给传感器处理终端7。

传感器处理终端的设置：传感器处理终端内置有有符合流量规律的合理范围参考数据，传感器处理终端将接收到的水压信号与预置的合理范围参考数据进行比较，当比较结果超出合理范围时则视为无效数据，传感器处理终端自动屏蔽掉无效数据并提示测量异常；只有当压力传感器采集到的数据为合理范围内的有效数据时，才将数据输送至小型数据处理器。

小型数据处理器的设置：小型数据处理器内置有压力数值与容积大小的转换公式从而将对应压力值转换为水的体积；小型数据处理器内不设有水压信号自动检测芯片，当小型数据处理器检测到水压信号时，计时器自动开始计时，当水压信号不发生变化时，计时器停止计时，当水压信号消失后计时器自动清零，以确保采集渗流液体与计时同步进行，以提高坝体渗流速度测量的准确性。

计时器和时间显示屏的设置：计时器用于记录采集时间，时间显示屏用于显示采集时间。

采用本实用新型的量杯进行坝体渗流速度的测量方法如下：当量杯放置在渗流水下开始计量时，渗流水流入杯体1，压力传感器9感应到压力信号，通过小型数据处理器控制计时器自动开始计时，同时时间显示屏11显示时间累积数。随着水的容积的增加，水对压力传感器9的压力也越来越大，压力传感器9将压力变化值经导线孔6内的导线传递给传感器处理终端7，由于量杯不同容积的水跟压力传感器所受的压力值是一一对应的，传感器处理终端7会将受到的压力值传递给小型数据处理器6，小型数据处理器6将压力值换算成水容量值；当量杯离开水流，压力值不发生变化时，计时器自动停止计时。小型数据处理器6通过内嵌的算法将从传感器处理终端7处得到的容量大小与计时器得到的时间值进行数据处理，通过计算公式：渗流速度v=渗流量/时间（L/s）将计算得到的数据反映在渗流量显示屏10上。采集结束后，将量杯放置水平待液面稳定后便可以在渗流量显示屏10上读取准确的渗流量数值。

本例在运行时，具体操作如下:

1、检查量杯是否通电正常、时间显示屏11以及渗流量显示屏10是否归零、量杯内的消能板12是否放置平稳；

2、在廊道内进行巡视时对于发现的渗流通道可通过试测的方式对其渗流量进行大致的估测：如渗流速度在0L/s-0.5L/s区间内时则直接用如图1所示的量杯进行量测，如果渗流速度在0.5L/s-1L/s区间内时，则需要在如图1所示的量杯杯口通过螺纹接口13外接一个外接量杯14，连接处应密封；

3、做完准备工作后，打开开关，一手持量杯的手柄，另一手托起住量杯的底部，将渗流液体注入到量杯中，此时计时装置自动开始计时；

4、计时开始后，双手平稳托住量杯；为了较准确地测量实际渗流液体的渗流速度，要求注水时间应大于10s；

5、待注入的渗流液体满足测量要求后，将量杯从水流处移开，当水压不发生变化时，计时装置自动停止计时；

6、识读渗流速度显示器10上的渗流速度值的大小，首次观测可先识读量杯中渗流液体液面所处刻度线15位置的值，并结合计时时间计算渗流速度，当两者数值差距不大时则进行后续的量测；若两者数值差距较大时，说明本量杯需要校准，校准后再重复上述操作步骤重新测量。

7、对量测的渗流速度值的大小进行记录，完成测量操作。

本实用新型的方法和所用杯，在进行测量可够方便单人操作，并且具有识读方便、操作简单、便于携带、节省人力、识读结果误差较小等优点，通过本实用新型可以单人轻松完成对局部渗漏点进行的渗流速度计量工作，较大提升了工作速度和精度，方便在实际测量中运用。

Claims (3)

1.一种用于坝体渗流速度测量的量杯，包括杯体（1），其特征在于：在杯体（1）一侧设有手柄（2），手柄（2）内设有电源（3），电源（3）经开关（4）与手柄（2）内的计时器（5）、小型数据处理器（6）和传感器处理终端（7）电气连接；传感器处理终端（7）经导线孔（8）与设在杯体（1）内底的压力传感器（9）电气连接；小型数据处理器（6）与设在手柄（2）表面的渗流量显示屏（10）电气连接，计时器（5）与设在手柄（2）表面的时间显示屏（11）电气连接。

2.根据权利要求1所述用于坝体渗流速度测量的量杯，其特征在于：所述杯体（1）内中部位置设有水平设置的消能板（12）。

3.根据权利要求1所述用于坝体渗流速度测量的量杯，其特征在于：所述杯体（1）的杯口设有与外接量杯（14）连接的螺纹接口（13）。