[发明专利]用于测量明渠取水量的量水槽

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程中测量水流量使用的量水设备，特别是涉及测量明渠取水量的量水设备，属于水流量测量技术领域。

背景技术

工农业用水都实行有偿用水，准确方便地测量取水量是实行这一政策的基础。在取水量测量中，明渠取水量的测量是比较困难的。目前明渠取水量的量水设备，常采用长喉道量水槽和无喉道量水槽。长喉道量水槽的结构如附图1～图4所示，由上游收缩段、喉段和下游渐扩段组成，喉道段三向收缩，底部高于原渠道。长喉道量水槽原则上可用于任意形状渠道。长喉道量水槽具有量水槽水头损失小、上游壅水小、施工方便、行进渠道断面可以为任意形状、测流精度高、率定工作简便可靠等特点，但在较小流量时，又由于喉道段过流面积相对较宽，水深较小，测量精底降低，因此小流量时的测量精度较差，且由于喉道段渠道局部抬高，容易造成泥沙淤积。无喉道量水槽，由于进口收缩段和出口扩散段只有两侧槽壁的收缩与扩张，底部相对于原渠道没有提高，因此结构简单、不易淤积、工程经济。但测流精度和水流流态不及长喉道槽，量水槽的具体尺寸只能按标准尺寸修建，适应性较差。

针对长喉道量水槽在水流量较小时流量测量精度较差，人们一直在不断地探索研究新结构的量水槽，以解决其所存在的问题。2003年3月《中国水土保持科学》第3期刊载了一篇名为“一种较理想的量水建筑物——平坦V形堰”的论文，公开了一种新结构的量水槽，该结构的量水槽-平坦V形堰，小流量测量精度有一定的提高，测流范围较大，但仍未解决渠道泥沙淤积问题，且小流量测量灵敏度有待进一步提高。

发明内容

本发明针对现有技术的量水槽存在的不足，对长喉道量水槽进行了改进，所提出的用于测量明渠取水量的量水槽，不仅在测量小流量时灵敏度高，而且槽内泥沙不易淤积，能有效地满足明渠取水的量水要求。

本发明所要解决的上述技术问题，可由具有以下技术方案的用于测量明渠取水量的量水槽来实现：

用于测量明渠取水量的量水槽，其结构包括上游逐渐收缩段、喉道段和下游逐级扩张连接段，喉道段通过斜坡从三向收缩形成，即从两槽壁和槽底三个方向逐渐收缩形成，喉道段断面成U型，U型喉道段槽底中央设计有一子槽，子槽槽口宽度B₂＝0.1B₀～0.5B₀，式中的B₀为渠道宽。

在上述方案中，子槽槽口与U型喉道段边壁相连的斜坡，其坡度m＝1∶6～12。

本发明所提出的用于测量明渠取水量的量水槽，利用明渠水流的临界水深和能量守恒原理，计算出水位与流量之间关系进行测定流量，使用时与原明渠相结合。最佳的量水槽尺寸应该是在保证测量精度和水流流态的基础上，尽量减小渠道上游水位壅高和减小量水槽工程量。因此，通过实验、理论分析和数值模拟方法，本发明的发明人对量水槽的形状和长度进行了优选，即量水槽长度L₀＝2.0～3.5B₀，上游逐渐收缩段长度L₁＝0.5～0.7B₀，喉道段长度L₂＝1.0～1.5B₀，下游逐级扩张段连接段长度L₃＝0.5～1.3B₀，喉道段坎高为H₀＝0.3～0.5B₀，喉道段槽宽B₁＝0.8～0.9B₀，所述各式中的B₀为原渠道宽度。

本发明的量水槽，其子槽的断面形状可以为矩形、梯形或V形中的任何一种，当然也可以为其他形状，只是这几种形状更便于施工。当量水槽的子槽断面形状为矩形时，其矩形断面子槽口宽度B₂最好在0.1B₀～0.2B₀范围；当量水槽的子槽断面形状为梯形时，其梯形断面子槽口的尺寸最好是，下边宽B₃不大于0.2B₀，上边宽B₂＝0.3B₀～0.5B₀；当量水槽的子槽断面形状为V形时，V形断面子槽的槽口宽B₂最好是在0.3B₀～0.5B₀范围。

具体设计时，可根据实际情况按照所述参数式确定量水槽的体型。

本发明所述的用于测量明渠取水量的量水槽用常规混凝土制作。

本发明与现有技术的量水槽新比较具有以下十分突出的有益技术效果：