專利名稱：一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水文水資源工程、森林水文、水土保持、水循環(huán)實(shí)驗(yàn)的野外小流域出流測量領(lǐng)域，特別是涉及一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外野外小流域的出流基本上是采用測流建筑物測量水位，再利用流量公式計(jì)算流量。《中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-堰槽測流規(guī)范》(SL14-91)(以下簡稱《堰槽測流規(guī)范》)規(guī)定了幾種測流建筑物，主要是薄壁堰、寬頂堰、三角形剖面堰、平坦V型量水堰、 長喉道槽、短喉道槽等。這幾種測流建筑物各自有優(yōu)缺點(diǎn)，薄壁堰適合在良好保養(yǎng)條件、能保證堰頂不致受損環(huán)境下使用，適用于測試非常小的流量；寬頂堰宜用于能夠定期清淤除草的矩形河槽中，適用于中小河流；三角形剖面堰適用于水頭損失小和測流精度要求高的天然河道；平坦V型量水堰的測流幅度比較大，特別適用于暴漲暴落的山溪性河流；長喉道槽可在含沙量較大的河流上應(yīng)用，這種槽由于吼道長，相對來說不大經(jīng)濟(jì)，施工技術(shù)要求也高，且只能用于自由出流；短喉道槽比長喉道槽的投資低，其中應(yīng)用較廣的巴歇爾槽有一定的排沙(懸移質(zhì))能力，流量計(jì)算簡便。我國的一些暴雨洪峰陡漲陡落小流域，在枯水季節(jié)流量(0-0. 0006m3/s)很小，而在洪水季節(jié)由于突降暴雨，洪峰流量(> 30m3/s)相對于枯季流量來說又很大，洪峰流量是枯季流量的50000多倍。而在我國，由于研究的需要，往往對洪、枯水都要求觀測，這就給選擇單一堰槽進(jìn)行測流增加了難度?！堆卟蹨y流規(guī)范》使用的堰、槽大多測流范圍小，不能滿足同時(shí)測大洪水、中等洪水、枯水流量三種需求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提出了一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置(見圖 1)，巧妙的把測量小流量的三角形薄壁堰、測量中流量的巴歇爾槽和測量大流量的適用于山溪性河流的平坦V型量水堰設(shè)計(jì)在一起，形成三級測流建筑物(見圖幻。再在測流建筑物的設(shè)計(jì)要求的部位安放液位傳感器，進(jìn)行測量每個(gè)測流建筑物的水位，液位傳感器的電信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄儀中記下每個(gè)水位值，根據(jù)水位-流量公式計(jì)算過水?dāng)嗝娴牧髁?。由于《堰槽測流規(guī)范》和《中華人民共和國國家計(jì)量檢定規(guī)程-明渠堰槽流量計(jì)試行檢定規(guī)程》(JJG711-1990)(以下簡稱《檢定規(guī)程》)中對平坦V型量水堰的設(shè)計(jì)要求一樣，而《堰槽測流規(guī)范》提供的平坦V型量水堰流量計(jì)算公式相當(dāng)復(fù)雜，《檢定規(guī)程》提供的流量公式相對比較簡單、實(shí)用，因此在設(shè)計(jì)三種建筑物時(shí)統(tǒng)一采用《堰槽測流規(guī)范》的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)，根據(jù)《堰槽測流規(guī)范》提供的三角形薄壁堰和巴歇爾槽流量計(jì)算公式計(jì)算小流量和中流量，采用《檢定規(guī)程》提供的流量公式計(jì)算平坦V型量水堰測量的大流量。當(dāng)流量在 0-0. 15m3/S之間時(shí)，利用測得的三角堰的水位計(jì)算流量，而測得的巴歇爾槽、平坦V型量水堰的水位不參與計(jì)算；當(dāng)流量在0. 15-2. 5m3/S時(shí)，利用測得的巴歇爾槽的水位計(jì)算流量，而測得的三角堰、平坦V型量水堰的水位不參與計(jì)算；當(dāng)流量在2. 5-50m3/S之間時(shí)，利用測得的平坦V型量水堰的水位計(jì)算流量加上導(dǎo)流孔的流量則是整個(gè)斷面的過水流量，而測得的三角堰、巴歇爾槽的水位不參與計(jì)算。本實(shí)用新型通過把《堰槽測流規(guī)范》中使用的三種測流建筑物設(shè)計(jì)在一起，每種建筑物的尺寸均按著《堰槽測流規(guī)范》的要求合理設(shè)計(jì)，液位傳感器的傳輸?shù)乃粩?shù)據(jù)在士 Imm之內(nèi)，誤差在5 %之內(nèi)，符合要求。本實(shí)用新型 的一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置，是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的三級測流裝置包括測流建筑物(1)，液位傳感器( ，數(shù)據(jù)采集器(3)；其中所述的測流建筑物(1)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)、和巴歇爾槽 (13)；所述的三角形薄壁堰(11)為三角形薄壁堰；其堰口高P = 0.2m，堰頂部寬b = 0. 6m，堰口角 θ = 60° ；所述的平坦V型量水堰(1 堰寬b = 10m，堰頂橫向坡度1 10 (上下游坡度分別取1 2和1 5)，V型堰口到堰頂?shù)母叨葹?. 5m，堰頂最低點(diǎn)至地板的高度P1 = 0. 32m ；所述的巴歇爾槽的底板比平坦V型量水堰的底板低0. 3m,翼墻高為0. 5m,翼墻頂部比平坦V型量水堰的底板高0. 2m ；另夕卜所述的平坦V型量水堰的底部有導(dǎo)流孔A(121)和導(dǎo)流孔B(122).導(dǎo)流孔的作用是三角形薄壁堰的水流通過導(dǎo)流孔留到下游，薄壁堰和平坦V型量水堰之間沒有雍水， 在未滿流的情況下可以流過薄壁堰的最大流量，使水流形成清晰的水舌從三角形薄壁堰射
出ο所述的導(dǎo)流孔A(121)和導(dǎo)流孔B(122)是埋設(shè)在平坦V型量水堰的底板上，直徑 Φ = 0. 2m/ 長 L = 4. 5m 的 PVC 管道。所述的液位傳感器(2)共有4支，其中液位傳感器和04)的測量范圍是0-lm，測量精度是士 Imm;液位傳感器0 和的測量范圍是0-2. 5m，測量精度是士 2. 5mmο所述的數(shù)據(jù)采集器C3)有4個(gè)通道，能同時(shí)采集4支液位傳感器的水位值，采集的時(shí)間間隔是Imin。本實(shí)用新型的三級測流裝置是這樣使用的所述的三角形薄壁堰的流量公式為Q = O. 717*0ι「0· 2+0. 00114)5/2 ；式中Ill——以平坦V型量水堰底板為基準(zhǔn)面，液位傳感器測的水位，m。所述的單個(gè)導(dǎo)流孔的流量公式為
權(quán)利要求1.一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的三級測流裝置包括測流建筑物(1)，液位傳感器O)，數(shù)據(jù)采集器(3)；其中所述的測流建筑物(1)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(1 和巴歇爾槽(13)。
2.如權(quán)利要求1的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的三角形薄壁堰(11)為60°三角形薄壁堰；其堰頂高P = 0.2m，堰頂部寬b = 0. 6m，堰口角 θ = 60°。
3.如權(quán)利要求2的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的平坦V型量水堰(12)堰寬b = 10m，堰頂橫向坡度1 10，V型堰口高=0. 5m， 堰頂最低點(diǎn)至地板的高度P1 = 0. 32m。
4.如權(quán)利要求3的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的巴歇爾槽(13)的底板比平坦V型量水堰的底板低0. 3m，翼墻高為0. 5m，翼墻頂部比平坦V型量水堰的底板高0. an。
5.如權(quán)利要求4的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的平坦V型量水堰的底部有導(dǎo)流孔A (121)和導(dǎo)流孔B (122)；所述的導(dǎo)流孔A (121)和導(dǎo)流孔B (12 是埋設(shè)在平坦V型量水堰的底板上，直徑Φ = 0. 2m/ 長 L = 4. 5m 的 PVC 管道。
6.如權(quán)利要求5的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的液位傳感器( 共有4支，其中液位傳感器和04)的測量范圍是0-lm，測量精度是士 Imm ；液位傳感器0 和的測量范圍是0-2. 5m，測量精度是士2. 5mm。
7.如權(quán)利要求6的全自動(dòng)三級測流裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集器C3)有4個(gè)通道，能同時(shí)采集4支液位傳感器的水位值。
專利摘要本實(shí)用新型為一種小流域全自動(dòng)三級測流裝置。其中的測流建筑物(1)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)、和巴歇爾槽(13)。所述的三角形薄壁堰(11)為60°三角形薄壁堰；其堰頂高P＝0.2m，堰頂部寬b＝0.6m，堰口角θ＝90°。所述的平坦V型量水堰堰寬b＝10m，堰頂橫向坡度1∶10，V型堰口高＝0.5m，堰頂最低點(diǎn)至地板的高度P1＝0.32m。所述的巴歇爾槽的底板比平坦V型量水堰的底板低0.3m，翼墻高為0.5m，翼墻頂部比平坦V型量水堰的底板高0.2m。所述的平坦V型量水堰的底部有兩個(gè)導(dǎo)流孔；所述的導(dǎo)流孔是兩個(gè)直徑Φ＝0.2m的長L＝4.5m的PVC管道，埋設(shè)在平坦V型量水堰的底板上。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)單一堰槽不能測量大、中、小全部流量的缺點(diǎn)。
文檔編號G01F1/52GK202141477SQ20112014132
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者宋獻(xiàn)方, 張廣英, 張應(yīng)華, 曹磊, 楊麗虎, 王勝寶, 韓冬梅 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所