CN205348134U - 一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备 - Google Patents

Abstract

一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，属于水利水电工程和农业水利工程技术领域，包括矩形渠槽左侧岸、矩形渠槽右侧岸和矩形渠槽底；还由伸缩量水装置、测压装置和气筒连接组成；矩形渠槽左侧岸和矩形渠槽右侧岸上设有量水插槽，伸缩量水装置设置在量水插槽中，测压装置连接设置在伸缩量水装置的上方，气筒连接设置在测压装置的顶端；本实用新型结构简单、工作原理清晰，通过调节折叠杆的伸缩，改变量水设备的宽度，适应不同宽度渠道的量水要求。本实用新型可在测试现场安装，测试时间短，测试结束后拆卸便捷，可迅速转移到下一个测试现场，十分机动灵活，对测试人员的文化程度要求不高，经过简单的培训，即可进行使用、维护保养也十分简单。

Description

一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备

技术领域

本实用新型属于水利水电工程和农业水利工程技术领域，涉及一种量水设备结构型式，具体的说是涉及一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备。

背景技术

随着全球气候变化和受人类活动的影响，水源性缺水和水质性缺水的区域不断加大，成为制约当地社会经济发展的瓶颈，水安全问题已引起人们的高度关注，计划用水、节约用水和科学用水是水利工程现代化经济管理的发展趋势。从国外引进先进的量水设备，量水精度高，但价格昂贵，难以推广。目前，大、中型灌区中干支渠道上广泛采用的量水堰，存在专业性强、体积大、造价高、安装工艺复杂等缺点，缺少适用于测量灌溉用水定额、斗渠水利用系数的矩形斗渠量水设备。本实用新型提出的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，借助伸缩测试框架，自适应不同宽度的矩形渠槽，通过动水和静水压力测管，测量过水断面平均动静水压力差，计算矩形渠槽平均流速和流量，满足不同宽度矩形渠槽的量水要求，具有机动灵活、安装迅速、拆卸便捷、适应范围广、量水精度高等优点。

实用新型内容

本实用新型针对现有的斗渠量水设备存在的不足，提出一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，结构合理、工作原理清晰，能满足不同宽度矩形渠槽的量水要求，提高了量水的精度。

本实用新型的技术方案是：一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，包括矩形渠槽左侧岸、矩形渠槽右侧岸和矩形渠槽底；其特征在于：所述设备还由伸缩量水装置、测压装置和气筒连接组成；所述矩形渠槽左侧岸和所述矩形渠槽右侧岸上设有量水插槽，所述伸缩量水装置设置在所述量水插槽中，测压装置连接设置在所述伸缩量水装置的上方，所述气筒连接设置在所述测压装置的顶端；

所述伸缩量水装置由右开口U型竖梁、左开口U型竖梁、静水压力测管、水深标尺、左侧U型底梁、右侧U型底梁和动水压力测管构成；所述右开口U型竖梁底部与左侧U型底梁连接成整体，所述左开口U型竖梁底部与所述右侧U型底梁连接成整体；所述水深标尺固定在所述左开口U型竖梁上，所述静水压力测管固定在所述右开口U型竖梁中，下端搁置在所述左侧U型底梁上，所述静水压力测管在垂直于水流方向上设有均匀分布的静水测压孔；所述左侧U型底梁和右侧U型底梁开口向上，所述左侧U型底梁套置在所述右侧U型底梁内侧，可沿U型开口滑动；所述动水压力测管搁置在U型底梁上，可沿U型底梁滑动，所述动水压力测管在正对水流方向上设有均匀分布的动水测压孔，所述动水测压孔与所述静水测压孔处于相同的水平面上并一一对应，所述动水压力测管侧面固定设有滑动槽板；所述动水压力测管两两之间分别设有折叠杆，所述折叠杆的中部设有固定转轴，所述折叠杆两端设有滑动套栓，所述滑动套栓滑动作用在所述滑动槽板中；

所述测压装置由测压面板、测压底板、撑杆、动压标尺、静压标尺、倒U型玻璃管构成；所述测压面板与所述测压底板通过铰链相连；所述的动压标尺和静压标尺安装在所述测压面板上；所述撑杆设置在所述测压面板的后侧，所述测压底板上设有调节格槽，所述撑杆活动作用在所述调节格槽中；

所述倒U型玻璃管底部一端与所述静水压力测管相连，所述倒U型玻璃管底部的另一端与所述动水压力测管相连；所述倒U型玻璃管顶部通过吸气管与所述气筒作用相连。

所述右开口U型竖梁底部与左侧U型底梁通过焊接连接成整体，左开口U型竖梁底部与右侧U型底梁通过焊接连接成整体。

所述动水压力测管与左右开口U型竖梁通过联接搭板和测压管搭板连接并通过固定螺栓固定，动水压力测管侧面固定焊接设有滑动槽板。

所述动压标尺和静压标尺刻度的基准面相同。

所述静水压力测管为不锈钢中空管，底部密封，在垂直于水流方向上均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的静水测压孔，静水压力测管的上端通过静压胶管接头与静压接管相连。

所述动水压力测管为不锈钢中空管，底部密封，在正对水流方向上，均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的动水测压孔，动水压力测管上端通过动压胶管接头与动压接管相连。

所述倒U型玻璃管底部两端均通过异径胶管接头分别与静压接管和动压接管相连。

所述气筒内置反向皮碗，气筒与吸气管相连，吸气管上设有旋阀。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，结构简单、工作原理清晰，在矩形渠槽中预留量水插槽，把量水设备放置在插槽中，通过调节折叠杆的伸缩，改变量水设备的宽度，适应不同宽度渠道的量水要求。本实用新型可在测试现场安装，测试时间短，测试结束后拆卸便捷，可迅速转移到下一个测试现场，十分机动灵活，对测试人员的文化程度要求不高，经过简单的培训，即可进行使用、维护保养也十分简单。

附图说明

图1为本实用新型矩形渠槽水平剖视图。

图2为本实用新型的A－A向立面视图。

图3为本实用新型静水测压管的B－B向视图。

图4为本实用新型测压装置局部视图。

图5为本实用新型矩形渠槽俯视图

图中：矩形渠槽左侧岸1、右开口U型竖梁2、静水压力测管3、动水压力测管4、6、7、9、10、左侧U型底梁5、右侧U型底梁8、左开口U型竖梁11、矩形渠槽右侧岸12、矩形渠槽底13、联接搭板14、固定螺栓15、测压管搭板16、静压胶管接头17、动水测压孔18、滑动槽板19、滑动套栓20、折叠杆21、固定转轴22、静压接管23、动压胶管接头24、动压接管25、异径胶管接头26、测压面板27、动压标尺28、倒U型玻璃管29、旋阀30、吸气管31、气筒32、静压标尺33、测压底板34、撑杆35、铰链36、静水测压孔37、调节格槽38、量水插槽39、水深标尺40。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-5所示，一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，包括矩形渠槽左侧岸1、矩形渠槽右侧岸12和矩形渠槽底13；该量水设备还由伸缩量水装置、测压装置和气筒32连接组成；矩形渠槽左侧岸1和矩形渠槽右侧岸12上设有量水插槽39，伸缩量水装置设置在量水插槽39中，测压装置连接设置在伸缩量水装置的上方，气筒32连接设置在测压装置的顶端；

伸缩量水装置由右开口U型竖梁2、左开口U型竖梁11、静水压力测管3、水深标尺40、左侧U型底梁5、右侧U型底梁8和动水压力测管4、6、7、9、10构成；右开口U型竖梁2底部与左侧U型底梁5连接成整体，左开口U型竖梁11底部与右侧U型底梁8连接成整体；水深标尺40固定在左开口U型竖梁11上，所述静水压力测管3固定在右开口U型竖梁2中，下端搁置在左侧U型底梁5上，静水压力测管3在垂直于水流方向上设有均匀分布的静水测压孔37；左侧U型底梁5和右侧U型底梁8开口向上，左侧U型底梁5套置在右侧U型底梁8内侧，可沿U型开口滑动；动水压力测管4、6、7、9、10搁置在U型底梁上，可沿U型底梁滑动，动水压力测管4、6、7、9、10在正对水流方向上设有均匀分布的动水测压孔18，动水测压孔18与静水测压孔37处于相同的水平面上并一一对应，动水压力测管4、6、7、9、10侧面固定设有滑动槽板19；动水压力测管4、6、7、9、10两两之间分别设有折叠杆21，折叠杆21的中部设有固定转轴22，折叠杆21两端设有滑动套栓20，滑动套栓20滑动作用在滑动槽板19中；

测压装置由测压面板27、测压底板34、撑杆35、动压标尺28、静压标尺33、倒U型玻璃管29构成；测压面板27与测压底板34通过铰链36相连；的动压标尺28和静压标尺33安装在测压面板27上；撑杆35设置在测压面板27的后侧，测压底板34上设有调节格槽38，撑杆35活动作用在调节格槽38中；

倒U型玻璃管29底部一端与静水压力测管3相连，倒U型玻璃管29底部的另一端与动水压力测管4、6、7、9、10相连；倒U型玻璃管29顶部通过吸气管31与气筒32作用相连。

如图1-5所示，一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，右开口U型竖梁2底部与左侧U型底梁5通过焊接连接成整体，左开口U型竖梁11底部与右侧U型底梁8通过焊接连接成整体；动水压力测管4、6、7、9、10与左右开口U型竖梁通过联接搭板14和测压管搭板16连接并通过固定螺栓15固定，动水压力测管4、6、7、9、10侧面固定焊接设有滑动槽板19；动压标尺28和静压标尺33刻度的基准面相同；静水压力测管3为不锈钢中空管，在垂直于水流方向上均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的静水测压孔37，静水压力测管3的上端通过静压胶管接头17与静压接管23相连；动水压力测管4、6、7、9、10为不锈钢中空管，在正对水流方向上，均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的动水测压孔18，动水压力测管4、6、7、9、10上端通过动压胶管接头24与动压接管25相连；倒U型玻璃管29底部两端均通过异径胶管接头26分别与静压接管23和动压接管25相连；气筒32内置反向皮碗，气筒32与吸气管31相连，吸气管31上设有旋阀30。

如图2所示，一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备的工作原理如下：本实用新型利用动压水头差原理，即水流在流动过程中是有流速的，根据伯努里方程，压力水头和速度水头是相互转化的。本实用新型中的动水压力测管上开的小孔是正对水流方向的，速度头转化成压力水头，而本实用新型中的静水压力测管上开的小孔是垂直于水流方向的，得到的是静水压力。因此，连接动压测管和静压测管的的倒U形玻璃管的两侧就存在一个水柱差。由于静水压力测管和动水压力测管在对应的高度上开了若干个小孔，汇聚到倒U形玻璃管的两侧测压管的压力分别是不同高度、不同宽度上不同点的静水压力和动水压力的平均值。

所以，倒U形玻璃管两侧的水柱差Δh正比于渠道过水断面上的平均流速即进而可计算出矩形渠槽过水断面上的流量Q，从而实现不同宽度矩形渠槽的量水要求。

矩形渠槽过水断面上的流量表达式为：

式中，K为流量系数，可通过高精度测流设备率定，获得不同宽度和不同水深时的流量系数；A为过水断面的面积，为过水断面的宽度与水深的乘积，通过读取水深标尺的读数获得渠道水深，渠道宽度可通过皮尺或钢尺现场测量获得；cosα为测压面板的倾角α的余弦，倾角α可通过倾角仪测得。

当渠道中的流速较小时，水柱差Δh可能较小，会影响量水精度，此时可通过调节测压面板后的撑杆，改变撑杆在测压底板上调节格槽中位置，从而改变测压面板的倾角α,增加倒U形玻璃管两侧水柱差Δh的读数。

为保证倒U形玻璃管两侧水柱差Δh在正常视线观察范围内，可通过打开倒U形玻璃管上方的旋阀，通过内置反向皮碗的气筒的工作，抽取吸气管中空气，造成真空，使倒U形玻璃管两侧水柱差Δh在正常视线观察范围内，方便观测与读数。

一次量水结束后，本实用新型可随时拆卸，进行保养，为下次量水做好准备。

Claims (8)

1.一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，包括矩形渠槽左侧岸(1)、矩形渠槽右侧岸(12)和矩形渠槽底(13)；其特征在于：所述设备还由伸缩量水装置、测压装置和气筒(32)连接组成；所述矩形渠槽左侧岸(1)和所述矩形渠槽右侧岸(12)上设有量水插槽(39)，所述伸缩量水装置设置在所述量水插槽(39)中，测压装置连接设置在所述伸缩量水装置的上方，所述气筒(32)连接设置在所述测压装置的顶端；

所述伸缩量水装置由右开口U型竖梁(2)、左开口U型竖梁(11)、静水压力测管(3)、水深标尺(40)、左侧U型底梁(5)、右侧U型底梁(8)和动水压力测管(4、6、7、9、10)构成；所述右开口U型竖梁(2)底部与左侧U型底梁(5)连接成整体，所述左开口U型竖梁(11)底部与所述右侧U型底梁(8)连接成整体；所述水深标尺(40)固定在所述左开口U型竖梁(11)上，所述静水压力测管(3)固定在所述右开口U型竖梁(2)中，下端搁置在所述左侧U型底梁(5)上，所述静水压力测管(3)在垂直于水流方向上设有均匀分布的静水测压孔(37)；所述左侧U型底梁(5)和右侧U型底梁(8)开口向上，所述左侧U型底梁(5)套置在所述右侧U型底梁(8)内侧，可沿U型开口滑动；所述动水压力测管(4、6、7、9、10)搁置在U型底梁上，可沿U型底梁滑动，所述动水压力测管(4、6、7、9、10)在正对水流方向上设有均匀分布的动水测压孔(18)，所述动水测压孔(18)与所述静水测压孔(37)处于相同的水平面上并一一对应，所述动水压力测管(4、6、7、9、10)侧面固定设有滑动槽板(19)；所述动水压力测管(4、6、7、9、10)两两之间分别设有折叠杆(21)，所述折叠杆(21)的中部设有固定转轴(22)，所述折叠杆(21)两端设有滑动套栓(20)，所述滑动套栓(20)滑动作用在所述滑动槽板(19)中；

所述测压装置由测压面板(27)、测压底板(34)、撑杆(35)、动压标尺(28)、静压标尺(33)、倒U型玻璃管(29)构成；所述测压面板(27)与所述测压底板(34)通过铰链(36)相连；所述的动压标尺(28)和静压标尺(33)安装在所述测压面板(27)上；所述撑杆(35)设置在所述测压面板(27)的后侧，所述测压底板(34)上设有调节格槽(38)，所述撑杆(35)活动作用在所述调节格槽(38)中；

所述倒U型玻璃管(29)底部一端与所述静水压力测管(3)相连，所述倒U型玻璃管(29)底部的另一端与所述动水压力测管(4、6、7、9、10)相连；所述倒U型玻璃管(29)顶部通过吸气管(31)与所述气筒(32)作用相连。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述右开口U型竖梁(2)底部与左侧U型底梁(5)通过焊接连接成整体，左开口U型竖梁(11)底部与右侧U型底梁(8)通过焊接连接成整体。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述动水压力测管(4、6、7、9、10)与左右开口U型竖梁通过联接搭板(14)和测压管搭板(16)连接并通过固定螺栓(15)固定，动水压力测管(4、6、7、9、10)侧面固定焊接设有滑动槽板(19)。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述动压标尺(28)和静压标尺(33)刻度的基准面相同。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述静水压力测管(3)为不锈钢中空管，底部密封，在垂直于水流方向上均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的静水测压孔(37)，静水压力测管(3)的上端通过静压胶管接头(17)与静压接管(23)相连。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述动水压力测管(4、6、7、9、10)为不锈钢中空管，底部密封，在正对水流方向上，均匀布置间隔为50mm直径为8mm～10mm的动水测压孔(18)，动水压力测管(4、6、7、9、10)上端通过动压胶管接头(24)与动压接管(25)相连。

7.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述倒U型玻璃管(29)底部两端均通过异径胶管接头(26)分别与静压接管(23)和动压接管(25)相连。

8.根据权利要求1所述的一种伸缩式自适应矩形渠槽量水设备，其特征在于：所述气筒(32)内置反向皮碗，气筒(32)与吸气管(31)相连，吸气管(31)上设有旋阀(30)。