CN216108346U - 一种u形量水槽辅助施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了在水利技术领域的一种U形量水槽辅助施工装置，通过水平尺辅助水平施工，通过水平尺上的伸缩装置结合水平尺两端的伸缩杆确定渠道宽度，通过连接筒与伸缩杆上的转杆确定喉口宽度，通过一侧转杆上的伸缩绳测量喉口宽度参数，经过简单计算可通过另一侧转杆上的伸缩绳确定水槽翼长，使用方便，便于标记U型量水槽各个边界顶点，大大减小了施工误差，施工建造方便，便于基层水管技术人员掌握，施工后的量水槽测流精度满足灌区量水要求，解决了现有技术中存在的对渠道改造U型量水槽时不便于测量和标记，施工存在误差侧会影响测流精度下降的技术问题，在水利技术领域具有广泛的推广应用价值。

Description

一种U形量水槽辅助施工装置

技术领域

本实用新型涉及水利技术领域，具体的，本实用新型涉及一种U 形量水槽施工装置。

背景技术

灌区量水是执行计划用水、调整供配水方案的基础工作，是推进节水农业的重要手段。完善配套的供水计量设施是灌区搞好管理工作的基础性设施。准确的水量计量不仅是计收水费的依据，也是通过经济手段促进节水的基本条件，能提高灌区农民的节水意识，促进节约用水。

目前适用于灌区U形渠道的量水槽主要有抛物线形喉口量水槽、机翼形量水槽和直臂式量水槽三种。抛物线形喉口量水槽的喉口断面为抛物线形。抛物线的形状主要由喉口断面方程中的抛物线形状系数来确定，其值与渠道断面面积，渠深和量水槽的面积收缩比有关，因此抛物线的形状系数较复杂，在实际应用中易混淆，难以确定，且抛物线形的制作精度也很难保证；机翼形量水槽为流线型槽，其外形呈机翼形。机翼形状通过机翼形方程来控制，由于机翼的外形轮廓需要坐标定位，所以施工放线比较困难；直臂式量水槽属于长喉道量水槽，吼道长尺寸大，其进口过渡段与出口过渡段通过椭圆形曲线与U形渠道衔接，椭圆形曲线的形状由椭圆曲线方程控制，施工时椭圆曲线的精度不易控制。

公开号CN109141542B公开了一种基于临界水深槽工作原理的矩形渠道无槽量水方法，利用临界水深槽的工作原理，是一种以直线为主、结构简单的U形渠道量水槽，属无喉道临界水深槽，建造量水槽处的坡度为原渠道底坡，不改变U形渠道的原有断面形状(图5-8所示)，改造方便，快捷，量水槽的测流精度准确，便于计算。虽然测量和计算过程较其量水槽的施工简便了很多，但由于各地渠道是根据自身需要进行施工的，渠道形状、大小均不相同，在进行改造依旧需要多次测量、记录，且U型渠道悬空部位不便于测量和标记，若施工存在误差则会影响测流精度下降。

因此，亟需一种U形量水槽辅助施工装置来解决上述U型量水槽施工不便的技术问题。

实用新型内容

为解决上述对现有渠道改造U型量水槽时施工前序多次测量，记录，且U型渠道测量、标记不方便的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种U形量水槽辅助施工装置，通过水平尺辅助水平施工，通过水平尺上的伸缩装置结合水平尺两端的伸缩杆确定渠道宽度，通过连接筒与伸缩杆上的转杆确定喉口宽度，通过一侧转杆上的伸缩绳测量喉口宽度参数，经过简单计算可通过另一侧转杆上的伸缩绳记录收量水槽翼长，使用方便，便于标记U型量水槽各个边界点，便于施工，大大减小了施工误差，解决了现有技术中存在的对渠道改造U型量水槽时不便于测量和标记，如施工存在误差侧会影响测流精度下降的技术问题，在水利技术领域具有广泛的推广应用价值。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供的一种U形量水槽辅助施工装置，包括固定杆，所述固定杆上设有伸缩装置，所述固定杆通过连接筒与伸缩装置活动连接；所述伸缩装置包括若干连杆，每根所述连杆的两端和中间各设有一个通孔，每两个连杆中间的通孔通过连接筒转动连接形成X形状的组合，每两组X形状的组合相互靠近一侧的通孔通过转轴首尾转动连接形成四边形；所述固定杆两端设有滑槽，滑槽与连接筒滑动连接；所述连接筒上设有沿轴心设置的定位孔。

本实用新型中，所述固定杆两端设有伸缩杆，所述伸缩杆上均固定连接有直角定位架，所述直角定位架竖直方向一侧的顶部设有转杆，转杆上转动连接有伸缩绳收纳筒，伸缩绳收纳筒内缠绕有伸缩绳，所述伸缩绳一端与伸缩绳收纳筒弹性连接，伸缩绳另一端与拉环固定连接，所述伸缩绳靠近拉环的一侧设有定位环，通过将伸缩绳拉长，伸缩绳上的定位环与连接筒上的定位孔对齐，伸缩绳拉出的长度即为量水槽的最大宽度的施工顶点；量水槽的最大宽度的2.5倍为量水槽翼长，也即量水槽进口收缩段长度及量水槽出口扩散段长度，通过另一侧伸缩绳拉出水槽翼长的长度，使定位环与渠道边缘对齐，即可确定量水槽进口收缩段长度及量水槽出口扩散段长度的施工顶点。

本实用新型中，所述伸缩绳收纳筒上固定连接有夹头，夹头表面设有螺纹，夹头外侧设有与螺纹相适应设置的螺母，通过夹头及螺母便于固定伸缩绳，防止伸缩绳拉出后收缩影响测量和计算效果，通过伸缩绳长度可直接记录施工时的量水槽的最大宽度及量水槽喉口宽度，无需用其他记录介质记录，简化了施工步骤。

本实用新型中，所述连接筒外侧设有两个环形凹槽，在不影响连杆转动的而同时防止连接筒脱离出连杆及滑槽。

本实用新型中，所述固定杆上设有水平尺，便于确保水平施工，防止施工完成后的U型量水槽倾斜而影响到测量精确度。

本实用新型中，所述伸缩装置两端的通孔均活动连接有滑轮，在伸缩装置伸长时通过两端滑轮抵住渠道两端，使伸缩装置在渠道边缘移动时防止其磨损，便于通过伸缩装置对不同宽度的U型渠道进行测量，同时确保施工精度。

本实用新型中，所述伸缩绳上设有刻度线，便于直接记录量水槽的最大宽度、量水槽喉口宽度，便于计算水槽翼长。

本实用新型中，所述转杆的圆心与直角定位架竖直方向外侧边缘对齐，使用时使转杆的圆心与U型渠道两侧边缘对齐，确保测量U型渠道宽度和量水槽喉口宽度的精确度。

与现有技术相比较，使用本实用新型提供的一种U形量水槽辅助施工装置，能够获得以下有益效果：

(1)通过将伸缩装置两端分别抵住渠道横向两侧，滑轮外缘距定位孔的垂直距离即为量水槽最大宽度，通过将伸缩杆拉长伸缩杆上的直角定位架与渠道边缘贴合，利用拉环拉出伸缩绳，伸缩绳上的定位环与伸缩装置上的定位孔重合时，伸缩绳的长度即为量水槽最大宽度，可通过伸缩绳上的刻度线直观得出量水槽虽大宽度的数值，将量水槽最大宽度乘以二点五即为进口量水槽进口收缩段长度和量水槽出口扩散段长度，无需使用多种工具进行标记、定位，也无需使用其他纸笔等记录介质记录，基层水管技术人员即可进行简单换算。

(2)通过每两个连杆中间的通孔通过连接筒转动连接形成X形状的组合，每两组X形状的组合相互靠近一侧的通孔通过转轴首尾转动连接形成四边形，使两和连接筒之间的距离始终为连接筒距连杆端部垂直距离的2倍，即量水槽喉口宽度为量水槽最大宽度的两倍，能够适应不同宽度的U型渠道施工改造。

(3)结构简单，施工方便，本实用新型的上游收缩段、下游扩散段以及喉口断面的形状均为直线，相对现有U形渠道量水槽，结构更加简单，放线时精度更易于控制，施工建造方便，便于基层水利技术人员掌握，施工后的量水槽测流精度满足灌区量水要求，在水利技术领域具有广泛的推广应用价值。

(4)在使用本实用新型提供的一种U形量水槽辅助施工装置中，根据U形渠道坡度和参数，将伸缩装置拉长，两端滑轮分别抵住渠道两侧时，通过两连接筒之间的距离确定喉口宽度，伸缩绳拉出后伸缩绳上的定位环的圆心与连接筒上的定位孔圆心重合时，通过伸缩绳拉出的长度得到量水槽的最大宽度。依据进口收缩段和出口扩散段的长度为量水槽的最大宽度的2.5倍，得到量水槽壁的长度。灌溉水流经过量水槽收缩断面时，产生临界流，从而具有稳定的水位流量关系。根据量水槽上游水尺处的水深，带入流量公式可得U形渠道的过水流量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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显示为本实用新型的俯视图。

图2显示为本实用新型的主视图。

图3显示为本实用新型主视方向的剖视图。

图4显示为本实用新型中图3中C处的局部放大图。

图5显示为本实用新型施工时的使用状态图。

图6显示为U型量水槽的结构示意图。

图7显示为U型量水槽的俯视图。

图8显示为图7中A-A处的剖视图。

附图标记：1-固定杆，2-连接筒，3-连杆，4-转轴，5-滑槽，6- 定位孔，7-伸缩杆，8-直角定位架，9-转杆，10-伸缩绳收纳筒，11- 伸缩绳，12-拉环，13-定位环，14-夹头，15-螺母，16-水平尺，17- 滑轮，B-量水槽的最大宽度，B₀-U型渠道宽度，B_C-量水槽喉口宽度， L-量水槽壁的长度，L₁-量水槽进口收缩段长度，L₂-量水槽出口扩散段长度。

具体实施方式

下面将结合附图1-8对本实用新型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一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型中，为了便于描述，将一种U形量水槽辅助施工装置中各个部件的相对位置关系的描述是根据相应附图的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是根据相应附图的布图方向来确定的。

结合附图1至附图5所示，本实用新型实施例提供了一种U形量水槽辅助施工装置，包括固定杆1，所述固定杆1上设有伸缩装置，所述固定杆1通过连接筒2与伸缩装置活动连接；所述伸缩装置包括若干连杆3，每根所述连杆3的两端和中间各设有一个通孔，每两个连杆3中间的通孔通过连接筒3转动连接形成X形状的组合，每两组 X形状的组合相互靠近一侧的通孔通过转轴4首尾转动连接形成四边形；所述固定杆1两端设有滑槽5，滑槽5与连接筒2滑动连接；所述连接筒2上设有沿轴心设置的定位孔6。

本实用新型中，所述固定杆1两端设有伸缩杆7，所述伸缩杆7 上均固定连接有直角定位架8，所述直角定位架8竖直方向一侧的顶部设有转杆9，转杆9上转动连接有伸缩绳收纳筒10，伸缩绳收纳筒 10内缠绕有伸缩绳11，所述伸缩绳11一端与伸缩绳收纳筒10弹性连接，伸缩绳11另一端与拉环12固定连接，所述伸缩绳11靠近拉环12的一侧设有定位环13，通过将伸缩绳11拉长，伸缩绳11上的定位环13与连接筒3上的定位孔6对齐，伸缩绳11拉出的长度即为量水槽的最大宽度B，即水槽喉口B的施工顶点；量水槽的最大宽度 B的2.5倍为水槽翼长，也即量水槽进口收缩段长度L₁和量水槽出口扩散段长度L₂，通过另一侧伸缩绳11拉出水槽翼长的长度，使定位环13与渠道边缘对齐，即可确定水槽翼长施工顶点。

本实用新型中，所述伸缩绳收纳筒10上固定连接有夹头14，夹头14表面设有螺纹，夹头14外侧设有与螺纹相适应设置的螺母15，通过夹头14及螺母15便于固定伸缩绳11，防止伸缩绳11拉出后收缩影响测量和计算效果，通过伸缩绳11长度可直接记录施工时的量水槽的最大宽度B的长度，无需用其他记录介质记录，简化了施工步骤。

本实用新型中，所述连接筒2外侧设有两个环形凹槽，在不影响连杆3转动的而同时防止连接筒2脱离出连杆3及滑槽5。

本实用新型中，所述固定杆1上设有水平尺16，便于确保水平施工，防止施工完成后的U型量水槽倾斜而影响到测量精确度。

本实用新型中，所述伸缩装置两端的通孔均活动连接有滑轮17，在伸缩装置伸长时通过两端滑轮17抵住渠道两端，防止伸缩装置磨损，便于通过伸缩装置对不同宽度的渠道进行测量，同时确保施工精度。

本实用新型中，所述伸缩绳11上设有刻度线，便于直接记录量水槽喉口宽度和计算量水槽进口收缩段长度及量水槽出口扩散段长度。

本实用新型中，所述转杆9的圆心与直角定位架8竖直方向外侧边缘对齐，使用时使转杆9的圆心与渠道边缘对齐，确保测量U型渠道宽度B₀和量水槽喉口宽度B_C的精确度。

结合附图6至附图8所示，本实用新型提供的U形量水槽辅助施工装置所依据的量水槽测量原理：

量水槽进口收缩段长度L₁和量水槽出口扩散段长度L₂相同，且为量水槽的最大宽度B的2.5倍，即：

L₁＝L₂＝2.5B

量水槽的最大宽度B为U型渠道宽度B₀与量水槽喉口宽度B_c之差的1/2。即：

B＝(B₀-B_c)/2

量水槽壁的长度L为量水槽进口收缩段长度L₁和量水槽出口扩散段长度L₂之和，即：

L＝L₁+L₂＝5B

水尺设在距离量水槽喉口位置2H₀处，H₀为U形渠道的衬砌深度，其零点为水尺处渠底中心高程。

本实用新型提供的U形量水槽辅助施工装置所采用的流量计算公式为：

Q＝a^1.5g^0.5B_c ^2.5-1.5nh^1.5n

其中，Q为U形渠道流量(m³/s)；B_c为量水槽喉口宽度(m)；g 为重力加速度(m/s²)；h为量水槽上游水尺处水深(m)；a、n是常数，可通过试验确定。

在使用本实用新型提供的U形量水槽辅助施工装置中，根据U形渠道坡度和参数，将伸缩装置拉长，两端滑轮17分别抵住渠道两侧时，通过两连接筒2之间的距离确定喉口宽度B_c，伸缩绳11拉出后，伸缩绳11上的定位环13的圆心与连接筒2上的定位孔6的圆心重合时，伸缩绳11拉出的长度即为量水槽的最大宽度B；依据量水槽进口收缩段L₁和量水槽出口扩散段长度L₂相同为量水槽的最大宽度B 的2.5倍，可得到量水槽进口收缩段L₁和量水槽出口扩散段长度L₂，量水槽进口收缩段L₁和量水槽出口扩散段长度L₂之和即为量水槽壁的长度L；灌溉水流经过量水槽收缩断面时，产生临界流，从而具有稳定的水位流量关系。根据量水槽上游水尺处的水深h，带入流量公式可得U形渠道的过水流量。

使用本实用新型时，将本实用新型提供的一种U形量水槽辅助施工装置横向摆放在U型渠道上侧边缘，将伸缩装置拉长，两端滑轮 17分别抵住渠道两侧时，通过水平尺16使装置保持水平，便于施工准确，伸缩装置上两连接筒2之间的距离即为喉口宽度B_c；将伸缩杆 7拉出，使直角定位架8分别架设在U型渠道上侧边缘，直角定位架 8的直角分别与渠道边缘对齐，将伸缩装置一侧的拉环12拉出，伸缩绳11抽出伸缩绳收纳筒10后，当伸缩绳11上定位环13的圆心与连接筒2上定位孔6的圆心重合时，通过螺母15夹紧夹头14，使夹头14固定柱伸缩绳11，防止伸缩绳11缩回，伸缩绳11拉出的长度即为量水槽的最大宽度B，可通过伸缩绳11上的刻度线直接读出量水槽的最大宽度B的数值，通过标记，定位孔6及定位孔6下垂直点即为量水槽最大宽度B的顶点，便于放线标记；将量水槽最大宽度B 乘以2.5即可得到量水槽壁的长度L的长度数值；将伸缩装置另一侧的伸缩绳11拉出与量水槽壁长度L等长时，在通过螺母15夹紧夹头 14固定住伸缩绳11，旋转伸缩绳使伸缩绳收纳筒10绕转杆9，伸缩绳11的长度不变，当伸缩绳11上的定位环13的圆心与其靠近一侧的U型渠道上侧边缘对齐时，该对齐的点即为量水槽进口收缩段长度 L₁和量水槽出口扩散段长度L₂的顶点，也即水槽翼长顶点；将另一侧测量量水槽最大宽度的伸缩绳11松开后，再拉出与量水槽壁的长度 L等长的长度，依次与靠近的U型渠道边缘对齐，通过定位环13圆心进行标记，即可将U型渠道两侧的量水槽进口收缩段长度L₁的顶点和出口扩散段长度L₂的顶点标记出来，两侧的量水槽最大宽度B的顶点、量水槽进口收缩段长度L₁的顶点、量水槽出口扩散段长度L₂的顶点分别依次收尾连接，即可标记处量水槽所有施工顶点，施工完毕后，灌溉水流经过量水槽收缩断面时，产生临界流，从而具有稳定的水位流量关系，根据量水槽上游水尺处的水深h，带入流量公式可得U形渠道的过水流量，结构简单，施工方便，本实用新型的上游收缩段、下游扩散段以及喉口断面的形状均为直线，相对现有U形渠道量水槽，结构更加简单，放线时精度更易于控制，施工建造方便，便于基层水管技术人员掌握，施工后的量水槽测流精度满足灌区量水要求，在水利技术领域具有广泛的推广应用价值。

本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种U形量水槽辅助施工装置，包括固定杆(1)，其特征在于：所述固定杆(1)上设有伸缩装置，所述固定杆(1)通过连接筒(2)与伸缩装置活动连接；所述伸缩装置包括若干连杆(3)，每根所述连杆(3)的两端和中间各设有一个通孔，每两个连杆(3)中间的通孔通过连接筒(2)转动连接形成X形状的组合，每两组X形状的组合相互靠近一侧的通孔通过转轴(4)首尾转动连接形成四边形；所述固定杆(1)两端设有滑槽(5)，滑槽(5)与连接筒(2)滑动连接；所述连接筒(2)上设有沿轴心设置的定位孔(6)；

所述固定杆(1)两端设有伸缩杆(7)，所述伸缩杆(7)上均固定连接有直角定位架(8)，所述直角定位架(8)竖直方向一侧的顶部设有转杆(9)，转杆(9)上转动连接有伸缩绳收纳筒(10)，伸缩绳收纳筒(10)内缠绕有伸缩绳(11)，所述伸缩绳(11)一端与伸缩绳收纳筒(10)弹性连接，伸缩绳(11)另一端与拉环(12)固定连接，所述伸缩绳(11)靠近拉环(12)的一侧设有定位环(13)。

2.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述伸缩绳收纳筒(10)上固定连接有夹头(14)，夹头(14)表面设有螺纹，夹头(14)外侧设有与螺纹相适应设置的螺母(15)。

3.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述连接筒(2)外侧设有两个环形凹槽。

4.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述固定杆(1)上设有水平尺(16)。

5.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述伸缩装置两端的通孔均活动连接有滑轮(17)。

6.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述伸缩绳(11)上设有刻度线。

7.如权利要求1所述的一种U形量水槽辅助施工装置，其特征在于：所述转杆(9)的圆心与直角定位架(8)竖直方向外侧边缘对齐。

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