专利名称：一种便携式量水设施的制作方法
技术领域：
本发明涉及水利技术领域，尤其涉及一种便携式量水设施。
背景技术：
水资源短缺是我国工农业生产发展和恢复生态平衡最重要的制约因素。农业用水 占我国总用水量的70%以上，推广节水灌溉工程措施是实现农业节水的重要措施。量水是 实现灌区水资源优化配置和现代化的基本手段，日益受到普遍重视。加强灌区小型渠道精 确量水对于实现科学管理和按量收费、节约用水具有重要意义，也是灌区节水续建配套改 造的重要内容之一。我国已对多种量水堰(槽)进行了大量的研究，编制了量水标准和手 册，但针对末级渠道比降小、北方河流多泥沙等问题，这些量水设施缺乏地区适应性，需要 进一步改进。目前测定渠道流量常用的一种设施为巴歇尔量水槽，它可分为标准巴歇尔量水槽 和大型巴歇尔量水槽两种。由上游收缩段，喉道和下游扩散断三部分组成。收缩段的槽底 是水平的，喉道的槽底向下游倾斜，扩散段的槽底的倾斜方向与喉道相反。这种量水槽的特 点是壅水高度小，水头损失不大；在自由流条件下，量水精度较高，测流比率大，而且不易 淤积，适合在流量变幅大或渠水含沙量大而比降小的渠道上使用，且喉道较短，工程量小。巴歇尔量水槽虽然精度较高，但由于它的结构复杂因而造成施工难度大。对于我 国北方大量的小型渠道，需要专业人员设计、施工，参数率定，不利于大面积推广。目前测定U形渠道流量一种设施为圆柱量水槽，该量水槽为圆柱形，具有上游壅 水小、不易产生泥沙淤积和漂浮物阻塞等优点，有较为完善的理论计算方法；结构简单，施 工方便；上游水头与流量的关系稳定，测流精度高，不易受下游水位影响；淹没度较高；适 用于坡降较缓的灌溉渠道。圆柱量水槽的缺点是量水槽后部存在较大尾涡，水头损失较大。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种体积小、结构简单、 携带及安装方便、水头损失小、壅水高度低的量水设施。本发明采用如下技术方案一种便携式量水设施，包括圆柱筒体部分和尾翼部分，圆柱筒体部分和尾翼部分 固定连接，迎水面为圆柱筒体部分的圆柱面，背水侧为尾翼部分，尾翼部分以圆柱筒体直径 为轴线呈对称状。所述的量水设施，所述尾翼和所述圆柱筒体用铆钉连接固定，连接部分焊接、表面
光滑处理。所述的量水设施，所述圆柱筒体底部设置密封桶底。所述的量水设施，所述量水设施驻点处设置水尺。所述的量水设施，所述驻点处安装水位测量装置，并连接数据采集系统，配合无线 发射装置，可以在长时间、不间断观测记录流量数据。
所述的量水设施，所述圆柱筒体顶部加盖和把手。。所述的量水设施，所述圆柱筒体部分和尾翼部分采用钢板制作。所述的量水设施，所述圆柱筒体部分和尾翼部分采用混凝土制作。该量水设施采用单体便携设备，直接安装到小型渠道确定位置处，由筒体上水尺 的读数或与数据采集设备观测驻点处水位，获得渠道流量。圆柱体后部尾翼使水流过渡平 顺，减小尾涡造成的水头损失。1、本设备体积小、结构简单、携带及安装方便、可移动；2、使用时只需将该设施垂直安装在观测的渠道中轴线即可，如图5所示；3、精度较高，测量精度高，经试验观测流量误差在3%以内；4、本设备测流时柱体后部无尾涡出现，水流过渡平顺，水头损失小；壅水高度低， 小于5cm ；测流完成后取出，不会产生泥沙淤积；筒体价格便宜，造价在50元左右，若采用混 凝土价格可更低。


图1为本发明量水设施正面视图；图2为本发明量水设施俯视图；图3为本发明量水设施侧视图；图4为本发明量水设施立体图；图5本发明量水设施使用状态图，箭头方向为渠道水流方向。符号说明1.量水设施圆柱筒体；2.尾翼；3.筒底；4.驻点；5.水尺。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。量水设施圆柱筒体及尾翼包括圆柱筒体部分1和尾翼部分2，圆柱筒体部分1和 尾翼部分2固定连接，迎水面为圆柱筒体部分的圆柱面，背水侧安装尾翼部分2，尾翼部分2 以圆柱筒体直径为轴线呈对称状，其圆柱筒体的直径D、尾翼长L根据测定流量渠道尺寸及 收缩比确定。尾翼2和圆柱体部分1可以用铆钉连接固定，连接部分焊接、表面光滑即可；作为测量渠道流量的主要部件，筒体部分采用钢板制作；也可采用混凝土制作，价 格可更低；还可以在离圆柱筒体1底部5cm处用钢板03焊接密封作为桶底，顶部加盖及把 手，便于保护内部装置及携带。不设桶底也可以，增加保护数据采集系统的装置即可；使用 时渠道底部预制5cm卡槽，测量时直接将筒体插入卡槽，固定该量水设施。圆柱筒体直径D的采用以下方法确定由于临界流具有稳定的水位_流量关系，量 水槽即利用该性质进行设计和测流的。对于缓坡渠道，当渠道过水断面被束窄后，过水断面 面积与渠道原断面面积比值(即收缩比)在一定范围内时可产生稳定的临界流。本设计量 水槽的圆柱体可将渠道束窄，圆柱体直径由收缩比确定。通过试验得到，本实施例的量水槽 收缩比为0. 55-0. 65时，测流精度高，误差小于5%。筒体直径的确定(渠道断面面积_量 水设施最宽处断面面积)/渠道断面面积=0. 55-0. 65，本实施例中量水设施最宽处为断面面积就是直径D*筒高，这样就可以确定直径D 了。优选的，尾翼长度尺寸L采用如下方法确定根据圆柱绕流理论，由于边界层的存 在，水流绕过圆柱体时，在圆柱体的下游面将发生边界层分离现象，并产生漩涡，阻力系数 较大，当分离点后移至100°后，阻力系数将骤减。本发明中尾翼末端与圆柱迎水面最前端 (驻点04)的距离为1. 5D，尾翼长度(即尾翼起始点到尾翼末端的直线距离，即图2中两个 黑点之间的距离)0.433D时，尾翼起始点(即尾翼与圆柱筒体部分的连接点)与圆柱圆心 连线和驻点04与圆柱圆心连线之间的夹角(θ )大于110°，使该柱形量水设施的阻力比圆 柱量水槽小，且使水流平顺过渡，完全消除了尾涡，减小了上下游水位差(小于3cm)量水槽高度的确定量水槽顶部与渠道顶部平齐。数据观测及采集该量水设施主要测量数据为圆柱筒体迎水面最前端驻点4处的 水位，其观测方法有两种一种是现场直接读取筒体外部驻点(水力学和流体力学上将圆 柱绕流的迎水面最前端点称为驻点，实际上是一条线，在圆柱体最前端)4处的水位标尺5 读数；第二种方法在圆柱筒体驻点4处安装水位测量装置及数据采集器，进行驻点4处的水 位读取，并记录储存在数据采集器内，配合无线发射装置，可以在长时间、不间断观测记录 流量数据。两种方法可根据灌区的实际情况选用。数据测量完成后，将该量水设施从卡槽中取出即可，不影响渠道行水，不会造成局 部渠道淤积，并且可以在多条渠道上应用，减少在小型渠道上修建专门量水建筑物的费用 及泥沙淤积问题。本发明提供的量水设施，尤其适用于小型渠道，结构简单，施工制作容易，成本低； 不产生淤积，使用方便；测量精度较高。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种便携式量水设施，其特征在于，包括圆柱筒体部分和尾翼部分，圆柱筒体部分和尾翼部分固定连接，迎水面为圆柱筒体部分的圆柱面，背水侧为尾翼部分，尾翼部分以圆柱筒体直径为轴线呈对称状。
2.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述尾翼和所述圆柱筒体用铆钉连 接固定，连接部分焊接、表面光滑处理。
3.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述圆柱筒体底部设置密封桶底。
4.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述量水设施驻点处设置水尺。
5.根据权利要求4所述的量水设施，其特征在于，所述驻点处安装水位测量装置，并连 接数据采集系统，配合无线发射装置，可以在长时间、不间断观测记录流量数据。
6.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述圆柱筒体顶部加盖和把手。。
7.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述圆柱筒体部分和尾翼部分采用 钢板制作。
8.根据权利要求1所述的量水设施，其特征在于，所述圆柱筒体部分和尾翼部分采用 混凝土制作。
全文摘要
本发明公开了一种便携式量水设施，包括圆柱筒体部分和尾翼部分，圆柱筒体部分和尾翼部分固定连接，迎水面为圆柱筒体部分的圆柱面，背水侧为尾翼部分，尾翼部分以圆柱筒体直径为轴线呈对称状。该量水设施采用单体便携设备，直接安装到小型渠道确定位置处，由筒体上水尺的读数或与数据采集设备观测驻点处水位，获得渠道流量。圆柱体后部尾翼使水流过渡平顺，减小尾涡造成的水头损失。
文档编号G01F1/00GK101975596SQ20101028915
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者吕宏兴, 吴三元, 孟庆海, 李志军, 王文娥, 马孝义 申请人:西北农林科技大学