CN206670699U - 一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计 - Google Patents

Abstract

一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，包括主管和分流支管，主管的一个端口插入末级渠道内为进水口，其另一端部为直角向上的主管弯头出水口，分流支管设计在主管一侧，由直角毕托管、水平支管、水表和垂直流速方向的测压管构成，直角毕托管安装在流量主管均速点位置附近，正对主管流速方向，直角毕托管的水平段位于主管的内部且距离内壁0.125D处固定，D为主管的公称直径，直角毕托管的垂直段外端口通过直角弯头、水平支管与测压管的外端口连通，在水平支管上装有水车式水表。本实用新型能实现渠道灌区灌溉水量由“计量包片”到“计量到户”的用水管理需要，可解决渠道灌区农业水价综合改革“总量控制、定额管理、按方收费”的田间用水计量问题。

Description

一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计

技术领域

本实用新型属农田灌溉计量领域，涉及一种渠道灌溉水的计量装置，尤其是一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计。

背景技术

目前，现有的田间放水口门一般采用DN200mm砼预制管或PVC管直接引水进田，无直观计量显示，只能根据放水员或用户灌溉经验决定打开或关闭，无法准确知道实际引水量，不能按照节水灌溉制度，实现精确计量灌溉，不利于作物节水高产的水分管理。

现有的灌区量水设施有明渠电磁流量计、量水堰槽、农用分流式流量计等，只能用于各级灌溉渠道内计量，结构复杂、建设成本高、造价高，不能满足田间末级渠道进田到户的计量需要。

我国是一个水资源紧缺的国家，农业灌溉用水占国民经济总用水量的70％以上，规划到2020年，农田灌溉水有效利用系数达到0.55以上。目前农田灌溉水有效利用率低，造成水资源严重浪费。主要技术原因是渠灌区无田间放水计量控制设施，凭经验放水进田，实际次灌溉水量远大于节水灌溉制度的灌水定额，不利于节水灌溉制度的实施和作物的高产管理。

为贯彻落实习近平总书记提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水方针，推进农业水价综合改革，满足农业灌溉用水总量控制、定额管理、计量到户的管理需求，解决渠道灌区田间放水口门无计量设施的问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，设计科学、结构简单、成本低，安装管理方便，适用于含少量水草和泥沙的灌溉河水计量，能满足最末级田间放水口实现计量控制需要，可从根本上实现由“计量包片”到“计量到户”的管理需要，可解决渠道灌溉面积的田间用水计量问题，为农业节水减排、减少农业面源污染起到积极促进作用，能产生巨大的社会效益、经济效益和环境效益。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：包括主管和分流支管，主管的一个端口插入末级渠道内为进水口，灌溉水通过进水口引水至主管，其另一个端部为出水口，出水口采用直角向上的主管弯头，满足满管出流计量需要；分流支管设计在主管一侧，由直角毕托管、水平支管、水车式水表和垂直流速方向的测压管构成，直角毕托管安装在流量主管均速点位置附近，正对主管流速方向，直角毕托管的水平段位于主管的内部且距离内壁0.125D处固定(D为主管的公称直径)，直角毕托管的垂直段外端口通过直角弯头、水平支管与测压管的外端口连通，在水平支管上还安装有水表。

相比现有技术，本实用新型通过测试主管均速点的流速，就计算出了流过主管的流量，主管的流量(即田间放水口门)与分流支管水表读数经过试验设备精确标定，确定分流支管上水表读数与田间放水口门进水流量倍数关系，由分流支管的水表读数乘以标定的放大倍数即田间放水口门进水流量。从而满足了最末级田间放水口实现计量控制需要，从根本上实现由“计量包片”到“计量到户”的用水管理需要，可以解决渠道灌溉面积的田间用水计量问题，为推进全国的农业水价综合改革、农业用水总量控制、定额管理提供关键技术产品支持，为农业节水减排、减少农业面源污染起到积极促进作用，必将产生巨大的社会效益、经济效益和环境效益，设计科学、结构简单、成本低，安装管理方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1中微型闸门的结构示意图。

图中，1、进水口，2、槽口，3、直角毕托管的水平段，4、直角毕托管的垂直段，5、水平支管，6、水表，7、测压管，8、主管，9、主管弯头，10、提拉闸门把手孔，11、插板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型的保护范围。

图1示出了本实用新型一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，主管8和分流支管，主管8的一个端口插入末级渠道内为进水口1，在主管8的进水口1后部设置与主管8吻合度好的微型闸门，灌溉水通过进水口1微型闸门引水至主管，其另一个端部为出水口，出水口采用直角向上的主管弯头9，满足满管出流计量需要；分流支管设计在主管8一侧，由直角毕托管、水平支管5、水表6和垂直流速方向的测压管7构成，直角毕托管安装在主管8均速点位置附近，正对主管8流速方向，直角毕托管的水平段3位于主管8的内部且距离内壁0.125D处固定(D为主管8的公称直径)，直角毕托管的垂直段4外端口通过直角弯头、水平支管5与测压管7的外端口连通，在水平支管5上还安装有水表6。

为了便于根据设计灌水量开启和关闭，在所述进水口1后设置的与主管8的管径吻合的微型闸门。而微型闸门的具体结构，参见图2，可以是，所述闸门包括上部方形、下部圆形的插板11，在主管8进水口1后部具有垂向槽口2(即主管8的上半部开槽)，微型闸门的厚度与槽口2的宽度一致，插板11的半圆形下部的尺寸与主管8的管径吻合，插板11的方形上部与槽口2卡接，之后插板11的方形和半圆形部分共同对主管8的内径形成遮挡，遮挡面积随着闸门的向下运动逐渐增加，实现流量控制，直至完全遮挡形成流量关闭，但不限于此，其他能够实现灌水量开启和关闭的结构形式均可。

作为本实施例的进一步改进设计是，在所述插板11的上部方形上开设有提拉闸门把手孔10，提拉闸门把手孔10的位置在插板11的上端部。通过提拉闸门把手孔10可以为微型闸门增加把手，更便于操作。

作为本实施例的一种可以实现的具体结构方案是，所述主管8的管径为￠200mm，其长度为2000mm，分流支管的管径取￠20mm，毕托管的水平段3的长度为50mm，毕托管的水平段3距管壁25mm，水表6采用DN20mm水车式水表，本实施例优选采用水车式水表，是因为该水车式水表防堵性能优异，能防止水中泥沙和杂草的缠绕，适用含少量和小颗粒固体的水，广泛应用于农业灌溉用水和污水处理等场合的计量。

优先地，为了提高测量的精确度，所述直角毕托管选用内壁光滑的管材。所述分流支管选用采用阻力系数小、水头损失小的PVC管件，微型闸门也选用PVC板。

本实用新型的技术原理如下：

通过某一过水断面中水量W＝∑Q_t·t，对于某一固定有压管道断面，过水断面面积S为已知常数，欲求Q_t，只需求出即可。由水力学可知，在圆管道水流断面上，各点流速不等，但流速分布有规律可循，如果能够找到过水断面的一个点，该流速可代表整个圆断面的平均流速的话，那么，只要测试量出该点的流速，就可计算出流过该管道的流量。

1.均速点位置的确定：

水力学告诉我们，在管道内的流体流速分布状态有层流和紊流两类，流体的速度分布状态与流体的粘度、管径、速度有关，通常用雷诺数Re来表征流体的流动状态。当Re≤2320时为层流，Re远大于2320时为紊流。由大量事实表明，圆管道的流速分布多是紊流状态。紊流状态可用流体力学中的尼古拉兹经验公式表示：

式中：U(r)——圆管道内任一点的流速；

Vc——圆管道内中心轴上的流速；

R——圆管道的半径；

r——被测点到圆轴中心的距离；

n——管道流体的雷诺数指数。

通过对公式(1)的面积分，再除以圆面积，即可求出平均流速

通常，紊流管道的雷诺数都大于5000，由尼古拉兹实验数据或按有关公式计算，n值大约在7-11之间，于是可得y大约在0.25R，当然这是对光滑管道推导。对粗糙管道，由于在管壁处具有更大切力，它将阻止更多的流体流动。即一定的雷诺数，粗糙度增大时，速度分布曲线则变得稍尖些，y值可能增大。同样，一定的粗糙度条件下，雷诺数增大，y值减小，在一些标准中，以n＝7代入(3)式，y(管壁到管道均速点的距离)＝0.242R(计算出的均速点为0.242R，本实用新型实际采用0.25R)作为平均流速点的位置，即测得管道内壁为管道的0.121D处的流速，作为断面平均流速就可计算出过水断面的流量Q。

2.量水原理

由水力学可知：在输水管道直线段的恒定流中，其流线为平行直线，在图1所示的主管8上取两个平行截面的A和B，两过水断面A、B平均流速相等，两过水断面能量方程为：

hw′为AB段上沿程水头损失，若A、B距离较短，且管壁光滑，则hw′＝0，即A、B两过水断面总能量相等：

在A断面上有点1，放一开口正对流速方向毕托管，在B断面有点2，放一开口向下垂直流速方向的测压管7，1、2两管将产生水头差：

由前面推导可知，当1点位置位于管壁0.121D处于则1、2两管若通过水平支管5连通，并安装水表6在水平支管5上，则通过水平支管5的流量：

流过输水管道总流量

比值：

D、d均为常数，则M为常数。

通过输水管道总水量

W------输水管道在t时段内的过水总量

w-----水表6在t时段内的过水量，即读数差。

即通过输水管道的过水量与水表6过水量成正比，与流速无关。

通过分流支管水表流量较小，为保证有足够的流量通过分流支管，提高测量精度，应使分流支管总的ξ_支尽可能的小，即做成光滑的圆弧弯角，用内壁光滑的材料制作。

该量水计原理可靠，不受流速限制，放大比值M同一，测流范围大，量水精度高；计量表安装在旁路上，结构简单，阻力件小，水头损失小，不影响主管8流量，流通能力大，不消耗能源；不受温度、电导率、粘性等物理参数影响，适应各种管径的输水管道安装，灵敏度高；制作工艺简单，操作安装方便，维护检修工作量小，造价低。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：包括主管(8)和分流支管，主管(8)的一个端口插入末级渠道内为进水口(1)，灌溉水通过进水口(1)引水至主管(8)，其另一个端部为出水口，出水口采用直角向上的主管弯头(9)，分流支管设计在主管(8)一侧，由直角毕托管、水平支管(5)、水表(6)和垂直流速方向的测压管(7)构成，直角毕托管安装在主管(8)均速点位置附近，正对主管(8)流速方向，直角毕托管的水平段(3)位于主管(8)的内部且距离内壁0.125D处固定，D为主管(8)的公称直径，直角毕托管的垂直段(4)外端口通过直角弯头、水平支管(5)与测压管(7)的外端口连通，在水平支管(5)上还安装有水表(6)。

2.根据权利要求1所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：在所述主管(8)的进水口(1)后部设置与主管(8)吻合度好的微型闸门，灌溉水通过进水口(1)的微型闸门引水至主管(8)。

3.根据权利要求2所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：所述微型闸门包括上部方形、下部半圆形的插板(11)，在主管(8)进水口(1)后部具有垂向槽口(2)，微型闸门的厚度与槽口(2)的宽度一致，插板(11)的半圆形下部的尺寸与主管(8)的管径吻合。

4.根据权利要求3所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：在所述插板(11)的上部方形上开设有提拉闸门把手孔(10)，提拉闸门把手孔(10)的位置在插板(11)的上端部。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：设置在所述水平支管(5)上的水表(6)选用水车式水表。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：所述直角毕托管选用内壁光滑的管材。

7.根据权利要求6所述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其特征是：所述分流支管选用PVC管件，微型闸门也选用PVC板。