CN212110134U - 一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统，包括明渠结构体、用于减小明渠结构体内过水断面的面积的构件；构件安装在明渠结构体内；明渠结构体内的过水断面包括第一断面、第二断面；第一断面、第二断面分别位于构件两侧。本实用新型根据局部水头损失的概念及水力学计算方法，在明渠结构体内设置构件，产生局部水头落差，而局部水头损失系数ζ可由实验确定，根据测量出的第一断面、第二断面的水深h₁、h₂即可通过Q＝f'(h₁,h₂,ζ)计算出明渠结构体流量；便于工业化制造，具有结构简单、施工周期短、现场安装难度低、成本低、使用便捷、测量精度高等优点。

Description

一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统

技术领域

本实用新型属于水流流量的测量技术领域，具体涉及一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统。

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测量水流流量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环保排放，也需要对排放量进行精准测量，以满足环境保护工作的要求。

现有的水流流量测量装置多采用现场施工建造，存在技术要求高、施工难度大、施工周期长、工程造价高、测量精度低等问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统，解决现有的水流流量测量装置多采用现场施工建造，存在技术要求高、施工难度大、施工周期长、工程造价高、测量精度低等问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统，包括明渠结构体、用于减小所述明渠结构体内过水断面的面积的构件；所述构件安装在明渠结构体内；所述明渠结构体内的过水断面包括沿水流方向依次分布的第一断面、第二断面；所述第一断面、第二断面分别位于所述构件的两侧。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述明渠结构体包括底板、两个对称分布的侧板；所述侧板底部与底板固定连接。

进一步，所述侧板上第一断面、第二断面处分别安装有用于测量水流的水深的装置。

进一步，所述构件的截面为圆形。

进一步，所述构件的截面为半圆形或矩形或楔形；所述构件的数量为两个，且对称分布于明渠结构体内。

进一步，所述构件与明渠结构体为一体成型结构。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型根据局部水头损失的概念及水力学计算方法，在明渠结构体内设置结构简单、易于安装的有规则的几何构件，产生局部水头落差，而局部水头损失系数ζ可由实验确定，从而根据测量出的第一断面、第二断面的水深h₁、h₂即可通过Q＝f'(h₁,h₂,ζ)计算出明渠结构体的水流流量；

所述测量系统便于工业化制造，有效避免现场施工精度难以把控的弊端，具有结构简单、设计合理、施工周期短、现场安装难度低、制造成本低、使用便捷、测量精度高等优点；

所述测量系统相对于水工建筑物、量水堰槽等方法，在淹没出流状况下，有特别明显的优势。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型另一种实施例所述测量系统的结构示意图；

图3为本实用新型另一种实施例所述测量系统的结构示意图；

图4为本实用新型另一种实施例所述测量系统的结构示意图；

图5为本实用新型另一种实施例所述测量系统的结构示意图；

图6为图1中沿A-A方向的剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、明渠结构体，11、底板，12、侧板，2、构件，1-1、第一断面，2-2、第二断面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图6所示，一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统，包括明渠结构体1、用于减小所述明渠结构体1内过水断面的面积的构件2；所述构件2安装在明渠结构体1内，以产生局部水头落差；所述明渠结构体1内的过水断面包括沿水流方向依次分布的第一断面1-1、第二断面2-2；所述第一断面1-1、第二断面2-2分别位于所述构件2的两侧。

如图1-图6所示，所述明渠结构体1包括底板11、两个对称分布的侧板12；所述侧板12底部与底板11固定连接。

优选的，所述侧板12上第一断面1-1、第二断面2-2处分别安装有用于测量水流的水深的装置，以便于快速测量第一断面1-1、第二断面2-2处的水深。

如图1和图6所示，所述构件2的截面为圆形，以降低所述测量系统的生产难度和生产成本的同时，提高所述测量系统计算的便捷性和测量的精度。

如图2-图5所示，所述构件2的截面为半圆形或矩形或楔形；所述构件2的数量为两个，且对称分布于明渠结构体1内，以降低所述测量系统的生产难度和生产成本的同时，提高所述测量系统计算的便捷性和测量的精度。

所述构件2与明渠结构体1可以浇筑为整体，即一体成型结构。

如图6所示，通过所述测量系统测量出的第一断面1-1、第二断面2-2的水深h₁、h₂，计算流量的过程为：

首先测量第一断面1-1、第二断面2-2的水深h₁、h₂；

根据水力学能量方程：

此处，h₁为第一断面1-1的水深；h₂为第二断面2-2的水深；v₁为第一断面1-1的流速；v₂第二断面2-2的流速；h_i为局部水头损失；α₁、α₂为引进的动能校正系数；

α₁、α₂分别反映第一断面1-1、第二断面2-2上流速分布不均匀的程度，流速分布越均匀，α₁、α₂越接近1，本实用新型所述测量系统的α₁、α₂近似等于1；

由于α₁、α₂近似等于1，

或

此处，ζ为局部水头损失系数；

因此，

或

而

此处，Q为流量；A₁为第一断面1-1的面积；A₂为第二断面2-2；

因此，

或

所以Q＝f'(h₁,h₂,ζ)

而局部水头损失系数ζ可由实验确定，故根据测量出的h₁、h₂即可通过Q＝f'(h₁,h₂,ζ)计算出明渠结构体1的水流流量。

本实用新型根据局部水头损失的概念及水力学计算方法，在明渠结构体1内设置结构简单、易于安装的有规则的几何构件2，产生局部水头落差，而局部水头损失系数ζ可由实验确定，从而根据测量出的第一断面1-1、第二断面2-2的水深h₁、h₂即可通过Q＝f'(h₁,h₂,ζ)计算出明渠结构体1的水流流量；

所述测量系统便于工业化制造，有效避免现场施工精度难以把控的弊端，当需要测量水流流量时，将所述测量系统安装在待测量的河渠内即可，具有结构简单、设计合理、施工周期短、现场安装难度低、制造成本低、使用便捷、测量精度高等优点；所述测量系统相对于水工建筑物、量水堰槽等方法，在淹没出流状况下，有特别明显的优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于局部水头损失计算水流流量的测量系统，其特征在于，包括明渠结构体(1)、用于减小所述明渠结构体(1)内过水断面的面积的构件(2)；所述构件(2)安装在明渠结构体(1)内；所述明渠结构体(1)内的过水断面包括沿水流方向依次分布的第一断面(1-1)、第二断面(2-2)；所述第一断面(1-1)、第二断面(2-2)分别位于所述构件(2)的两侧。

2.根据权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述明渠结构体(1)包括底板(11)、两个对称分布的侧板(12)；所述侧板(12)底部与底板(11)固定连接。

3.根据权利要求2所述测量系统，其特征在于，所述侧板(12)上第一断面(1-1)、第二断面(2-2)处分别安装有用于测量水流的水深的装置。

4.根据权利要求1或2所述测量系统，其特征在于，所述构件(2)的截面为圆形。

5.根据权利要求1或2所述测量系统，其特征在于，所述构件(2)的截面为半圆形或矩形或楔形；所述构件(2)的数量为两个，且对称分布于明渠结构体(1)内。

6.根据权利要求1或2所述测量系统，其特征在于，所述构件(2)与明渠结构体(1)为一体成型结构。

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