專利名稱：用于測(cè)量明渠取水量的量水槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利水電工程中測(cè)量水流量使用的量水設(shè)備，特別是涉及測(cè)量明渠取水 量的量水設(shè)備，屬于水流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景工農(nóng)業(yè)用水都實(shí)行有償用水，準(zhǔn)確方便地測(cè)量取水量是實(shí)行這一政策的基礎(chǔ)。在取 水量測(cè)量中，明渠取水量的測(cè)量是比較困難的。目前明渠取水量的量水設(shè)備，常采用長(zhǎng)喉道量水槽和無喉道量水槽。長(zhǎng)喉道量水槽的結(jié)構(gòu)如附圖1 圖4所示，由上游收縮段、 喉段和下游漸擴(kuò)段組成，喉道段三向收縮，底部高于原渠道。長(zhǎng)喉道量水槽原則上可用 于任意形狀渠道。長(zhǎng)喉道量水槽具有量水槽水頭損失小、上游壅水小、施工方便、行進(jìn) 渠道斷面可以為任意形狀、測(cè)流精度高、率定工作簡(jiǎn)便可靠等特點(diǎn)，但在較小流量時(shí)， 又由于喉道段過流面積相對(duì)較寬，水深較小，測(cè)量精底降低，因此小流量時(shí)的測(cè)量精度 較差，且由于喉道段渠道局部抬高，容易造成泥沙淤積。無喉道量水槽，由于進(jìn)口收縮 段和出口擴(kuò)散段只有兩側(cè)槽壁的收縮與擴(kuò)張，底部相對(duì)于原渠道沒有提高，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、不易淤積、工程經(jīng)濟(jì)。但測(cè)流精度和水流流態(tài)不及長(zhǎng)喉道槽，量水槽的具體尺寸只 能按標(biāo)準(zhǔn)尺寸修建，適應(yīng)性較差。針對(duì)長(zhǎng)喉道量水槽在水流量較小時(shí)流量測(cè)量精度較差，人們一直在不斷地探索研究 新結(jié)構(gòu)的量水槽，以解決其所存在的問題。2003年3月《中國(guó)水土保持科學(xué)》第3期 刊載了一篇名為"一種較理想的量水建筑物一平坦V形堰"的論文，公開了一種新結(jié) 構(gòu)的量水槽，該結(jié)構(gòu)的量水槽一平坦V形堰，小流量測(cè)量精度有一定的提高，測(cè)流范圍 較大，但仍未解決渠道泥沙淤積問題，且小流量測(cè)量靈敏度有待進(jìn)一步提高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的量水槽存在的不足，對(duì)長(zhǎng)喉道量水槽進(jìn)行了改進(jìn)，所提出的 用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，不僅在測(cè)量小流量時(shí)靈敏度高，而且槽內(nèi)泥沙不易淤積， 能有效地滿足明渠取水的量水要求。本發(fā)明所要解決的上述技術(shù)問題，可由具有以下技術(shù)方案的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽來實(shí)現(xiàn)
用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其結(jié)構(gòu)包括上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐級(jí)擴(kuò) 張連接段，喉道段通過斜坡從三向收縮形成，即從兩槽壁和槽底三個(gè)方向逐漸收縮形成，喉道段斷面成U型，U型喉道段槽底中央設(shè)計(jì)有一子槽，子槽槽口寬度82=0.1 B0 0.5Bo，式中的Bo為渠道寬。在上述方案中，子槽槽口與U型喉道段邊壁相連的斜坡，其坡度m-1: 6~12。 本發(fā)明所提出的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，利用明渠水流的臨界水深和能量守 恒原理，計(jì)算出水位與流量之間關(guān)系進(jìn)行測(cè)定流量，使用時(shí)與原明渠相結(jié)合。最佳的量 水槽尺寸應(yīng)該是在保證測(cè)量精度和水流流態(tài)的基礎(chǔ)上，盡量減小渠道上游水位壅高和減 小量水槽工程量。因此，通過實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬方法，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)量水 槽的形狀和長(zhǎng)度進(jìn)行了優(yōu)選，即量水槽長(zhǎng)度L0=2.0 3.5B()，上游逐漸收縮段長(zhǎng)度 =0.5 0.7B0，喉道段長(zhǎng)度L2 = 1.0 1.5Bo，下游逐級(jí)擴(kuò)張段連接段長(zhǎng)度L3 = 0.5~ 1.3B0,喉道段坎高為H0=0.3 0.5B0，喉道段槽寬B產(chǎn)0.8 0.9Bo，所述各式中的B0 為原渠道寬度。本發(fā)明的量水槽，其子槽的斷面形狀可以為矩形、梯形或V形中的任何一種，當(dāng)然 也可以為其他形狀，只是這幾種形狀更便于施工。當(dāng)量水槽的子槽斷面形狀為矩形時(shí)， 其矩形斷面子槽口寬度B2最好在0.1 Bo 0.2Bo范圍；當(dāng)量水槽的子槽斷面形狀為梯形 時(shí)，其梯形斷面子槽口的尺寸最好是，下邊寬B3不大于0.2Bo,上邊寬B2=0.3 B0~ 0.5Bo;當(dāng)量水槽的子槽斷面形狀為V形時(shí)，V形斷面子槽的槽口寬B2最好是在0.3 B0~ 0.5Bo范圍。具體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況按照所述參數(shù)式確定量水槽的體型。本發(fā)明所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽用常規(guī)混凝土制作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的量水槽新比較具有以下十分突出的有益技術(shù)效果1、 小流量時(shí)測(cè)量精度高。例如實(shí)施例中，在滿足測(cè)量糖度條件下(測(cè)量精度<5%), 普通長(zhǎng)喉道量水槽能測(cè)的最小流量為1.0m3/s，平坦V型量水槽能測(cè)的最小流量為 0.5m3/s,本發(fā)明的量水槽能測(cè)的最小流量為0.05m3/3。2、 排沙效果好。由于在量水槽的U型喉道喉道段設(shè)計(jì)有子槽，U型喉道喉道段子 槽的自身結(jié)構(gòu)，使得子槽的槽底較U型喉道喉道段其他部位的槽底低，即降低了水流進(jìn) 入U(xiǎn)型喉道段子槽的坎高，同時(shí)使進(jìn)入喉道喉道段水流攜帶的泥沙易匯集到子槽內(nèi)，由 于子槽內(nèi)的水流速度較高，泥沙容易排除，因此泥沙不易在量水槽內(nèi)形成淤積。3、 流量適應(yīng)范圍廣。小流量大大提高了的測(cè)量精度，大流量時(shí)與普通長(zhǎng)喉道量水 。4、 制作材料為常規(guī)混凝土，造價(jià)低廉。5、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造。


圖1是普通長(zhǎng)喉道量水槽的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖 圖3是圖1的B-B剖視圖； 圖4是圖1的C-C剖視圖。圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的量水槽俯視結(jié)構(gòu)示意圖，U型喉道子槽斷面為矩形；圖6是圖5的A-A剖視圖；圖7是圖5的B-B剖視圖；圖8是圖5的C-C剖視圖。圖9是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的量水槽俯視結(jié)構(gòu)示意圖，U型喉道子槽斷面為矩梯形； 圖10是圖9的A-A剖視圖； 圖11是圖9的B-B剖視圖； 圖12是圖9的C-C剖視圖。圖13是普通長(zhǎng)喉道量水槽與本發(fā)明的量水槽測(cè)量誤差比較圖。其中黑圓點(diǎn)代表現(xiàn) 有技術(shù)的普通長(zhǎng)喉道量水槽測(cè)量誤差，白圓點(diǎn)代本發(fā)明的量水槽測(cè)量誤差。上述附圖中的各代號(hào)的含義為L(zhǎng)o—量水槽長(zhǎng)度；U—上游逐漸收縮段長(zhǎng)度；L2 一喉道段長(zhǎng)度；L3—下游逐漸擴(kuò)張段長(zhǎng)度。Bo—明渠的渠道寬度；B，一喉道段槽寬；B2 一子槽槽寬。Ho—普通長(zhǎng)喉道量水槽喉道段坎高；^一本發(fā)明量水槽喉道段坎高；H2—本發(fā)明量水槽子槽坎高。m—坡度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例所述用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其形狀、構(gòu)造如圖5~圖8所示。由上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐漸擴(kuò)張段組成，喉道段通過斜坡從三向收縮形成，即 從兩槽壁和槽底三個(gè)方向逐漸收縮形成，喉道段斷面成u型，u型喉道段槽底中央設(shè)計(jì)有一子槽，子槽斷面為矩形。量水槽長(zhǎng)度Lo約為3.1Bo，上游逐漸收縮段L!約為0.6Bo， 喉道段L2約為1.2Bo，下游逐漸擴(kuò)張段L3約為1.3Bo,喉道段坎高^約為0.3B0，喉道 段槽寬Bj約為0.8Bo。子槽槽寬B2約為0.2Bo，子槽坎高H2約為0.1B0， Bo為明渠的
渠道寬度。子槽槽口與U型喉道段邊壁相連的斜坡，其坡度m約為1: 6。量水槽用常 規(guī)混凝土制作。 實(shí)施例2本實(shí)施例所述用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其形狀、構(gòu)造如圖9~圖12所示。由 上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐漸擴(kuò)張段組成，喉道段通過斜坡從三向收縮形成，即 從兩槽壁和槽底三個(gè)方向逐漸收縮形成，喉道段斷面成U型，U型喉道段槽底中央設(shè)計(jì) 有一子槽，子槽斷面為梯形。量水槽長(zhǎng)度Lo約為2.8Bo，上游逐漸收縮段!^約為0.5B0， 喉道段1_2約為1.5Bo,下游逐漸擴(kuò)張段1_3約為0.8Bo，喉道段坎高^約為0.3Bo，.喉道 段槽寬B，約為0.9Bo。子槽斷面梯形上底寬B2約為0.4Bo，下底寬Bs約為0.1Bo，子 槽坎高H2約為0.1Bo， Bo為明渠的渠道寬度。子槽槽口與U型喉道段邊壁相連的斜坡， 其坡度m約為1: 8。量水槽用常規(guī)混凝土制作。實(shí)施例3本實(shí)施例所述用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其形狀、構(gòu)造與實(shí)施例2相近，也都 是由上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐漸擴(kuò)張段組成，喉道段通過斜坡從三向收縮形成， 即從兩槽壁和槽底三個(gè)方向逐漸收縮形成，喉道段斷面成U型，U型喉道段槽底中央設(shè) 計(jì)有一子槽，所不同的是子槽斷面為V形。量水槽長(zhǎng)度Lo約為2.6Bo，上游逐漸收縮段 !^約為0.6B0，喉道段1_2約為1.2B0，下游逐漸擴(kuò)張段1_3約為0.8B0，喉道段坎高H！ 約為0.25B0，喉道段槽寬Bi約為0.85B0。 V形子槽槽寬已2約為0.4B0，子槽坎高H2 約為0.15Bo， Bo為明渠的渠道寬度。子槽槽口與U型喉道段邊壁相連的斜坡，其坡度 m約為1: 10。量水槽用常規(guī)混凝土制作。實(shí)施例4本實(shí)施例為某灌區(qū)明渠上加設(shè)本發(fā)明的量水槽，量水槽的子槽斷面為梯形，明渠渠 寬Bo為4.0m，底坡為1=1/750，最大量測(cè)流量28.0m3/s，最小量測(cè)流量為0.05 m3/s。本發(fā)明的量水槽具體體形參數(shù)如下上游逐漸收縮段l-1.8m,喉道段1_2=4.0(11, 下游逐漸擴(kuò)張段L3=3.6m,梯形底坎高為H2=0.6m,梯形下底寬B3=0.2m，梯形上 底寬B2二1.4m，梯形坡度1:1，喉道段底邊坡m^:8，喉道段渠寬為3.6m。附圖13是本實(shí)施例量水槽量水測(cè)量精度誤差與現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)喉道量水槽量水測(cè)量 精度誤差比較比較圖，從圖13明顯看出，本實(shí)施例的量水槽在小流量時(shí)的測(cè)量精度明 顯較高。
權(quán)利要求
1、 一種用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，包括上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐級(jí)擴(kuò)張連接段，喉道段通過斜坡從三向收縮形成，喉道段斷面成u型，其特征在于在u型喉道段的槽底中央設(shè)計(jì)有一子槽，子槽槽口寬度B^0.1 Bo 0.5Bo，式中的Bo為渠道寬。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于子槽槽口與 U型喉道段邊壁相連的斜坡，其坡度m-1: 6~12。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于量水槽長(zhǎng)度 L0=2.0 3.5Bo,上游逐漸收縮段長(zhǎng)度L產(chǎn)0.5 0.7Bo，喉道段長(zhǎng)度L2=1.0 1.5B0, 下游逐級(jí)擴(kuò)張段連接段長(zhǎng)度1_3=0.5 1.380，喉道段坎高為Ho=0.3 0.5B()，喉道段槽 寬B^i二0.8 0.9Bo。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于所 述子槽的斷面形狀為矩形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于矩形斷面子 槽的槽口寬度B2=0.1 Bo 0.2Bo。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于所 述子槽的斷面形狀為梯形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于梯形斷面子 槽的槽口，其下邊寬B3不大于0.2Bo，上邊寬B2=0.3 Bo 0.5Bo。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于所 述子槽的斷面形狀為V形。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，其特征在于V形斷面子 槽的槽口寬B2=0.3 Bo 0.5Bo。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，由上游逐漸收縮段、喉道段和下游逐級(jí)擴(kuò)張連接段構(gòu)成，喉道段通過斜坡從三向收縮形成，喉道段斷面成U型，且在U型喉道段的槽底中央設(shè)計(jì)有一子槽，子槽槽口寬度B₂為明渠渠道寬度B₀的0.1～0.5倍。本發(fā)明所揭示的用于測(cè)量明渠取水量的量水槽，具有小流量測(cè)量精度高，排沙性能好，量水槽內(nèi)泥沙不易形成淤積，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低等特點(diǎn)。特別適用于流量變幅大、泥沙淤積嚴(yán)重的明渠取水量的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F1/704GK101122506SQ20071004981
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者戴光清, 慶 楊, 王海云, 肖明礫, 蘇華英, 許唯臨, 謝紅強(qiáng), 高旭東 申請(qǐng)人:四川大學(xué)