[发明专利]一种排水沟沉井式流量测量结构及流量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种排水沟沉井式流量测量结构及流量测量方法，主要用于对大坝基础廊道内排水沟流量（大坝渗流量）的测量，或者用于有类似工况的其它小排水沟、槽流量的观测，是一种集控制和测量为一体的自动化测量技术。 

背景技术

水利水电工程大坝基础廊道内设有排水沟，其作用是将坝基渗流通过排水沟汇集到集水井中，再采用水泵抽排出坝体。为了能够分区块观测坝基的渗流量，或者在集水井的入口处观测坝基的总渗流量，需要分别设置渗流量观测点，布置安装流量观测装置和设备。

目前水利水电工程观测排水沟流量一般采用“量水堰”法，也就是利用一小段排水沟修建量水堰沟槽，安装量水堰板和测量堰上行近水头的水位计或测尺，通过测量堰上行近水头，并根据堰上水头与该“量水堰”的对应流量关系，计算确定排水沟的实际流量。

由于受场地或廊道地面坡降的限制，在其排水沟一般无法修建标准的“量水堰”设施，使得堰上水头与过堰流量关系不是标准量水堰的“水位～流量”关系，也无法进行现场试验和率定，因此，流量观测结果误差较大。

堰上水头的测量精度要求较高，少许测量误差会造成流量计算结果的较大误差，因此，需要配套高精度的水位计，其水位计费用和数据采集设备费用较高。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，继测量排水沟实际流量的“量水堰”法之后，提供一种全新的排水沟沉井式流量测量结构及实际流量测量方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种排水沟沉井式流量测量结构，在排水沟任一段底部设有一个与所述排水沟相通的沉井，沉井横截面宽度大于排水沟的宽度，井底低于排水沟底且使之为合适的深度，当排水沟有水过流时沉井为储水井；所述沉井底部设置有水泵，由控制器控制水泵工作，在需要进行流量观测时先抽排沉井中的积水至沉井的底部并停止抽水，使之后的一段时间内排水沟的来水全部流入沉井形成由井底向上的再次蓄水过程；所述沉井内壁从下至上依次固定有下水位检测开关和上水位检测开关，所述下水位检测开关的安装位置高于所述水泵，即下水位检测开关的安装位置高于水泵的吸入高度，若上下水位检测开关的高差为H，沉井的横截面积为S，则用于测量排水沟实际流量的容器体积V=S*H；所述下水位检测开关和上水位检测开关均与设置在所述排水沟外的检测控制器电连接，所述检测控制器与计时装置电连接，所述检测控制器与所述水泵电连接。

为了阻挡沉井上游侧排水沟的泥渣流入沉井内，沉井进水处的排水沟底部设有挡渣堰板，保证沉井结构能够长期正常运行；为了阻挡抽水过程中沉井下游侧排水沟内的水回流至沉井内，沉井出水处的排水沟底部设有挡水堰板，保证水泵的抽水效能。

作为优选方案，所述水泵的排水管竖直引出所述沉井后沿所述排水沟向下游方向水平铺设，将水排至排水沟内。

沉井内竖直安装有一个将所述沉井分隔为前后两个区域的疏导格栅，沉井前区（疏导格栅前部）安装有水泵，也是排水沟水流流入沉井的入流区，沉井后区（疏导格栅后部）侧壁上安装有上下水位检测开关，疏导格栅用于平稳井内水位检测区（后区）的水面波动。

检测控制器根据手动按钮信号或时钟的定时信号控制启动水泵抽水，计时器根据上下水位检测开关的闭合状态对流入沉井上下水位检测开关之间容积V的水量所花费的时间T进行记录，时钟为该系统提供时间信息。

正常情况下（不进行流量测量时），沉井蓄满水，水流从沉井口堰板（挡渣堰板和挡水堰板）上方通过，不影响排水沟的正常通流。

本发明提供的沉井式排水沟流量观测方法，是在需要对排水沟流量进行观测时，首先抽排沉井内的蓄水，在此期间抽排流量大于排水沟流入量，沉井内的水位会逐渐下降，直到低于测量所需的最低水位后停止抽水。之后，排水沟的来水全部流入沉井使沉井内水位逐渐上升，直到上升至“沉井口”，恢复排水沟的正常流通。在沉井内水位逐渐上升的过程中，通过测量该时间段内流入沉井中上下水位检测开关之间容积V的水量所花费的时间T，由单位时间蓄水量公式计算确定排水沟的实际流量Q=V/T。

本发明的排水沟实际流量测量方法为：启动水泵抽水，当检测控制器检测到下水位检测开关由闭合转为断开信号时停止抽水；当检测控制器检测到下水位检测开关由断开再转为闭合信号时，计时装置开始计时，当检测控制器检测到上水位检测开关由断开转为闭合信号时，计时装置停止计时，得到即沉井内水位从下水位检测开关所在位置上升到上水位检测开关所在位置所花费的时间T，则排水沟实际流量Q的计算式为：

Q =V/T= S*H/T，