一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，為測量排水溝流量提供了一種新的手段。它的主要結(jié)構(gòu)特征是在排水溝底部設有一個與之相通的沉井，在沉井底部設有一個排水泵，在沉井內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測開關(guān)和上水位檢測開關(guān)，還包括檢測控制器和時鐘計時器電路。本實用新型的測量結(jié)構(gòu)可以進行現(xiàn)場試驗和率定，流量測量結(jié)果精度高；不需要配套高精度的測試儀器，成本低。
【專利說明】一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，主要用于對大壩基礎廊道內(nèi)排水溝流量(大壩滲流量)的測量，或者用于有類似工況的其它小排水溝、槽流量的觀測，是一種集控制和測量為一體的自動化測量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]水利水電工程大壩基礎廊道內(nèi)設有排水溝，其作用是將壩基滲流通過排水溝匯集到集水井中，再采用水泵抽排出壩體。為了能夠分區(qū)塊觀測壩基的滲流量，或者在集水井的入口處觀測壩基的總滲流量，需要分別設置滲流量觀測點，布置安裝流量觀測裝置和設備。
[0003]目前水利水電工程觀測排水溝流量一般采用“量水堰”法，也就是利用一小段排水溝修建量水堰溝槽，安裝量水堰板和測量堰上行近水頭的水位計或測尺，通過測量堰上行近水頭，并根據(jù)堰上水頭與該“量水堰”的對應流量關(guān)系，計算確定排水溝的實際流量。
[0004]由于受場地或廊道地面坡降的限制，在其排水溝一般無法修建標準的“量水堰”設施，使得堰上水頭與過堰流量關(guān)系不是標準量水堰的“水位?流量”關(guān)系，也無法進行現(xiàn)場試驗和率定，因此，流量觀測結(jié)果誤差較大。
[0005]堰上水頭的測量精度要求較高，少許測量誤差會造成流量計算結(jié)果的較大誤差，因此，需要配套高精度的水位計，其水位計費用和數(shù)據(jù)采集設備費用較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，繼測量排水溝實際流量的“量水堰”法之后，提供一種全新的排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，在排水溝任一段底部設有一個與所述排水溝相通的沉井，沉井橫截面寬度大于排水溝的寬度，井底低于排水溝底且使之為合適的深度，當排水溝有水過流時沉井為儲水井；所述沉井底部設置有水泵，由控制器控制水泵工作，在需要進行流量觀測時先抽排沉井中的積水至沉井的底部并停止抽水,使之后的一段時間內(nèi)排水溝的來水全部流入沉井形成由井底向上的再次蓄水過程；所述沉井內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測開關(guān)和上水位檢測開關(guān)，所述下水位檢測開關(guān)的安裝位置高于所述水泵，即下水位檢測開關(guān)的安裝位置高于水泵的吸入高度，若上下水位檢測開關(guān)的高差為H，沉井的橫截面積為S，則用于測量排水溝實際流量的容器體積V=S*H ;所述下水位檢測開關(guān)和上水位檢測開關(guān)均與設置在所述排水溝外的檢測控制器電連接，所述檢測控制器與計時裝置電連接，所述檢測控制器與所述水泵電連接。
[0008]為了阻擋沉井上游側(cè)排水溝的泥渣流入沉井內(nèi)，沉井進水處的排水溝底部設有擋渣堰板，保證沉井結(jié)構(gòu)能夠長期正常運行；為了阻擋抽水過程中沉井下游側(cè)排水溝內(nèi)的水回流至沉井內(nèi)，沉井出水處的排水溝底部設有擋水堰板，保證水泵的抽水效能。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述水泵的排水管豎直引出所述沉井后沿所述排水溝向下游方向水平鋪設，將水排至排水溝內(nèi)。
[0010]沉井內(nèi)豎直安裝有一個將所述沉井分隔為前后兩個區(qū)域的疏導格柵，沉井前區(qū)(疏導格柵前部)安裝有水泵，也是排水溝水流流入沉井的入流區(qū)，沉井后區(qū)(疏導格柵后部)側(cè)壁上安裝有上下水位檢測開關(guān)，疏導格柵用于平穩(wěn)井內(nèi)水位檢測區(qū)(后區(qū))的水面波動。
[0011]檢測控制器根據(jù)手動按鈕信號或時鐘的定時信號控制啟動水泵抽水，計時器根據(jù)上下水位檢測開關(guān)的閉合狀態(tài)對流入沉井上下水位檢測開關(guān)之間容積V的水量所花費的時間T進行記錄，時鐘為該系統(tǒng)提供時間信息。
[0012]正常情況下(不進行流量測量時)，沉井蓄滿水，水流從沉井口堰板(擋渣堰板和擋水堰板)上方通過，不影響排水溝的正常通流。
[0013]本實用新型提供的沉井式排水溝流量觀測方法，是在需要對排水溝流量進行觀測時，首先抽排沉井內(nèi)的蓄水，在此期間抽排流量大于排水溝流入量，沉井內(nèi)的水位會逐漸下降，直到低于測量所需的最低水位后停止抽水。之后，排水溝的來水全部流入沉井使沉井內(nèi)水位逐漸上升，直到上升至“沉井口”，恢復排水溝的正常流通。在沉井內(nèi)水位逐漸上升的過程中，通過測量該時間段內(nèi)流入沉井中上下水位檢測開關(guān)之間容積V的水量所花費的時間T，由單位時間蓄水量公式計算確定排水溝的實際流量Q=v/T。
[0014]本實用新型的排水溝實際流量測量方法為:啟動水泵抽水，當檢測控制器檢測到下水位檢測開關(guān)由閉合轉(zhuǎn)為斷開信號時停止抽水；當檢測控制器檢測到下水位檢測開關(guān)由斷開再轉(zhuǎn)為閉合信號時，計時裝置開始計時，當檢測控制器檢測到上水位檢測開關(guān)由斷開轉(zhuǎn)為閉合信號時，計時裝置停止計時，得到即沉井內(nèi)水位從下水位檢測開關(guān)所在位置上升到上水位檢測開關(guān)所在位置所花費的時間T，則排水溝實際流量Q的計算式為:
[0015]Q =V/T= S*H/T，
[0016]其中，V為下水位檢測開關(guān)和上水位檢測開關(guān)之間的容積，V=S*H，S為沉井的橫截面面積，H為下水位檢測開關(guān)和上水位檢測開關(guān)之間的高度差。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型為進行排水溝實際流量觀測提供了一種新的手段，解決工程布置問題；本實用新型的測量結(jié)構(gòu)可以進行現(xiàn)場試驗和率定，流量測量結(jié)果精度高；本實用新型不需要配套高精度的測試儀器，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一實施例測量結(jié)構(gòu)沿排水溝水流方向的剖面圖；
[0019]圖2為本實用新型一實施例排水控制和測量原理示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，本實用新型具體實施例的沉井I橫截面為矩形，長邊平行于排水溝靠邊重合布置，短邊大于排水溝的寬度，井深以適合安裝水泵5和上水位檢測開關(guān)7、下水位檢測開關(guān)8的要求確定。所述沉井I底部設置有水泵5，所述沉井I內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測開關(guān)7和上水位檢測開關(guān)8，所述下水位檢測開關(guān)7安裝位置高于所述水泵5。
[0021]擋渣堰板2阻擋泥、渣流入沉井I內(nèi)，擋水堰板3阻擋抽水過程中沉井I下游側(cè)排水溝內(nèi)的回水，疏導格柵4將沉井I分為前、后兩個區(qū)域，用于平穩(wěn)井內(nèi)水位檢測區(qū)的水面波動，下水位檢測開關(guān)7和上水位檢測開關(guān)8安裝在疏導格柵4后方沉井的長邊側(cè)壁上，正常情況下(不進行流量觀測操作時)兩個檢測開關(guān)均淹沒在水中，處于閉合狀態(tài)；水泵5安置在井底的上游側(cè)邊角處(疏導格柵4前部)，其排水管6豎向引出沉井I后沿排水溝岸邊向下游方向水平敷設，將水排至排水溝內(nèi)，工作狀態(tài)由檢測控制器10控制；下水位檢測開關(guān)7和上水位檢測開關(guān)8安裝在疏導格柵4后部的長邊側(cè)壁上，通過信號電纜與檢測控制器10連接，正常情況下(不進行流量觀測操作時)兩個檢測開關(guān)均淹沒在水中，處于閉合狀態(tài)。本實施例中的計時裝置為時鐘計時器，時鐘計時器11與檢測控制器10電連接，完成時間顯示、定時啟動測量和流量測量計時功能。
[0022]圖2是對沉井I進行排水控制和測流(通過容器蓄水過程測量流量)的原理圖。檢測控制器10根據(jù)手動按鈕信號或時鐘計時器的定時信號控制啟動水泵5抽水，再根據(jù)下水位檢測開關(guān)7由閉合轉(zhuǎn)為斷開的檢測信號控制水泵5停止抽水，之后再根據(jù)下水位檢測開關(guān)7由斷開轉(zhuǎn)為閉合的檢測信號控制啟動時鐘計時器11開始計時，最后再根據(jù)上水位檢測開關(guān)8由斷開轉(zhuǎn)為閉合的檢測信號控制時鐘計時器11停止計時。
[0023]以下結(jié)合具體實例說明本實用新型的流量測量方法:
[0024]I)具體實施例的排水溝尺寸為300x300mm，設計流量為8L/s，實際流量為4 L/s。
[0025]2)根據(jù)設計流量擬定沉井長邊為550mm，短邊為450mm，井深為一900mm (地面高程為0)，上水位檢測開關(guān)8的安裝高程為一 320mm，
[0026]下水位檢測開關(guān)7的安裝高程為一 570_，則上下水位檢測開關(guān)位置之間的容積V=S*H=550*450*(570 — 320)=61.875L。
[0027]3)選定水泵5的流量為40mVh=40xl000/3600=ll.llL/s，若持續(xù)抽水，17秒鐘以后沉井I水位會低于下水位檢測開 關(guān)7的安裝高程。
[0028]4)在需要進行流量觀測時，啟動(時鐘定時或手動)水泵5抽水，當下水位檢測開關(guān)7由閉合變?yōu)閿嚅_，檢測控制器10延遲I~2秒鐘以后控制水泵5停止抽水。
[0029]5)之后，排水溝的水全部流入沉井I內(nèi)，沉井I水位持續(xù)上升。當水位上升到下水位檢測開關(guān)7的安裝高程，下水位檢測開關(guān)7由斷開變?yōu)殚]合，檢測控制器10開啟計時器11從零開始計時。當水位上升到上水位檢測開關(guān)8的安裝高程，上水位檢測開關(guān)8由斷開變?yōu)殚]合，檢測控制器10控制計時器11停止計時，測得時間T ^ 15.47s。之后沉井I中水位繼續(xù)上升并蓄滿“沉井”恢復排水溝的正常流通。
[0030]6)計算排水溝實際流量Q:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，其特征在于，在排水溝(9)任一段底部設有一個與所述排水溝(9)相通的沉井(I )，所述沉井(I)底部設置有水泵(5)，所述沉井(I)內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測開關(guān)(7)和上水位檢測開關(guān)(8)，所述下水位檢測開關(guān)(7)的安裝位置高于所述水泵(5);所述下水位檢測開關(guān)(7)和上水位檢測開關(guān)(8)均與檢測控制器(10)電連接，所述檢測控制器(10)與計時裝置電連接，所述檢測控制器(10)與所述水泵(5)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述沉井(I)進水處的排水溝(9)底部設有擋渣堰板(2)，所述沉井(I)出水處的排水溝(9)底部設有擋水堰板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水泵(5)的排水管(6)豎直引出所述沉井(I)后沿所述排水溝(9)向下游方向水平鋪設。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排水溝沉井式流量測量結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述沉井(I)內(nèi)豎直安裝有一個將所述沉井(I)分隔為前后兩個區(qū)域的疏導格柵(4)，所述下水位檢測開關(guān)(7)和上水位檢測開關(guān)(8)均固定在所述疏導格柵(4)后部的沉井(I)側(cè)壁上，所述水泵(5 )安裝在所述疏導格柵(4 )前部沉井(I)的底部。
【文檔編號】G01F1/708GK203405243SQ201320550602
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】鄢軍軍, 劉劍鳴 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院