一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)，為測(cè)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(shè)有一個(gè)與之相通的沉井，在沉井底部設(shè)有一個(gè)排水泵，在沉井內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，還包括檢測(cè)控制器和時(shí)鐘計(jì)時(shí)器電路。本實(shí)用新型的測(cè)量結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和率定，流量測(cè)量結(jié)果精度高；不需要配套高精度的測(cè)試儀器，成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)，主要用于對(duì)大壩基礎(chǔ)廊道內(nèi)排水溝流量(大壩滲流量)的測(cè)量，或者用于有類(lèi)似工況的其它小排水溝、槽流量的觀測(cè)，是一種集控制和測(cè)量為一體的自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]水利水電工程大壩基礎(chǔ)廊道內(nèi)設(shè)有排水溝，其作用是將壩基滲流通過(guò)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(cè)壩基的滲流量，或者在集水井的入口處觀測(cè)壩基的總滲流量，需要分別設(shè)置滲流量觀測(cè)點(diǎn)，布置安裝流量觀測(cè)裝置和設(shè)備。
[0003]目前水利水電工程觀測(cè)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(cè)量堰上行近水頭的水位計(jì)或測(cè)尺，通過(guò)測(cè)量堰上行近水頭，并根據(jù)堰上水頭與該“量水堰”的對(duì)應(yīng)流量關(guān)系，計(jì)算確定排水溝的實(shí)際流量。
[0004]由于受場(chǎng)地或廊道地面坡降的限制，在其排水溝一般無(wú)法修建標(biāo)準(zhǔn)的“量水堰”設(shè)施，使得堰上水頭與過(guò)堰流量關(guān)系不是標(biāo)準(zhǔn)量水堰的“水位?流量”關(guān)系，也無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和率定，因此，流量觀測(cè)結(jié)果誤差較大。
[0005]堰上水頭的測(cè)量精度要求較高，少許測(cè)量誤差會(huì)造成流量計(jì)算結(jié)果的較大誤差，因此，需要配套高精度的水位計(jì)，其水位計(jì)費(fèi)用和數(shù)據(jù)采集設(shè)備費(fèi)用較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，繼測(cè)量排水溝實(shí)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(cè)量結(jié)構(gòu)。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)，在排水溝任一段底部設(shè)有一個(gè)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(dāng)排水溝有水過(guò)流時(shí)沉井為儲(chǔ)水井；所述沉井底部設(shè)置有水泵，由控制器控制水泵工作，在需要進(jìn)行流量觀測(cè)時(shí)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(shí)間內(nèi)排水溝的來(lái)水全部流入沉井形成由井底向上的再次蓄水過(guò)程；所述沉井內(nèi)壁從下至上依次固定有下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，所述下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)的安裝位置高于所述水泵，即下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)的安裝位置高于水泵的吸入高度，若上下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)的高差為H，沉井的橫截面積為S，則用于測(cè)量排水溝實(shí)際流量的容器體積V=S*H ;所述下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)均與設(shè)置在所述排水溝外的檢測(cè)控制器電連接，所述檢測(cè)控制器與計(jì)時(shí)裝置電連接，所述檢測(cè)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(jìn)水處的排水溝底部設(shè)有擋渣堰板，保證沉井結(jié)構(gòu)能夠長(zhǎng)期正常運(yùn)行；為了阻擋抽水過(guò)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(shè)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(shè)，將水排至排水溝內(nèi)。
[0010]沉井內(nèi)豎直安裝有一個(gè)將所述沉井分隔為前后兩個(gè)區(qū)域的疏導(dǎo)格柵，沉井前區(qū)(疏導(dǎo)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(dǎo)格柵后部)側(cè)壁上安裝有上下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，疏導(dǎo)格柵用于平穩(wěn)井內(nèi)水位檢測(cè)區(qū)(后區(qū))的水面波動(dòng)。
[0011]檢測(cè)控制器根據(jù)手動(dòng)按鈕信號(hào)或時(shí)鐘的定時(shí)信號(hào)控制啟動(dòng)水泵抽水，計(jì)時(shí)器根據(jù)上下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)對(duì)流入沉井上下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)之間容積V的水量所花費(fèi)的時(shí)間T進(jìn)行記錄，時(shí)鐘為該系統(tǒng)提供時(shí)間信息。
[0012]正常情況下(不進(jìn)行流量測(cè)量時(shí))，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(guò)，不影響排水溝的正常通流。
[0013]本實(shí)用新型提供的沉井式排水溝流量觀測(cè)方法，是在需要對(duì)排水溝流量進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，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(huì)逐漸下降，直到低于測(cè)量所需的最低水位后停止抽水。之后，排水溝的來(lái)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(fù)排水溝的正常流通。在沉井內(nèi)水位逐漸上升的過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量該時(shí)間段內(nèi)流入沉井中上下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)之間容積V的水量所花費(fèi)的時(shí)間T，由單位時(shí)間蓄水量公式計(jì)算確定排水溝的實(shí)際流量Q=v/T。
[0014]本實(shí)用新型的排水溝實(shí)際流量測(cè)量方法為:啟動(dòng)水泵抽水，當(dāng)檢測(cè)控制器檢測(cè)到下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)信號(hào)時(shí)停止抽水；當(dāng)檢測(cè)控制器檢測(cè)到下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)由斷開(kāi)再轉(zhuǎn)為閉合信號(hào)時(shí)，計(jì)時(shí)裝置開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)控制器檢測(cè)到上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)由斷開(kāi)轉(zhuǎn)為閉合信號(hào)時(shí)，計(jì)時(shí)裝置停止計(jì)時(shí)，得到即沉井內(nèi)水位從下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)所在位置上升到上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)所在位置所花費(fèi)的時(shí)間T，則排水溝實(shí)際流量Q的計(jì)算式為:
[0015]Q =V/T= S*H/T，
[0016]其中，V為下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)和上水位檢測(cè)開(kāi)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(cè)開(kāi)關(guān)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)之間的高度差。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為:本實(shí)用新型為進(jìn)行排水溝實(shí)際流量觀測(cè)提供了一種新的手段，解決工程布置問(wèn)題；本實(shí)用新型的測(cè)量結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和率定，流量測(cè)量結(jié)果精度高；本實(shí)用新型不需要配套高精度的測(cè)試儀器，成本低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例測(cè)量結(jié)構(gòu)沿排水溝水流方向的剖面圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例排水控制和測(cè)量原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施例的沉井I橫截面為矩形，長(zhǎng)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(cè)開(kāi)關(guān)7、下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8的要求確定。所述沉井I底部設(shè)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(cè)開(kāi)關(guān)7和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8，所述下水位檢測(cè)開(kāi)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(guò)程中沉井I下游側(cè)排水溝內(nèi)的回水，疏導(dǎo)格柵4將沉井I分為前、后兩個(gè)區(qū)域，用于平穩(wěn)井內(nèi)水位檢測(cè)區(qū)的水面波動(dòng)，下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8安裝在疏導(dǎo)格柵4后方沉井的長(zhǎng)邊側(cè)壁上，正常情況下(不進(jìn)行流量觀測(cè)操作時(shí))兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)均淹沒(méi)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(dǎo)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(shè)，將水排至排水溝內(nèi)，工作狀態(tài)由檢測(cè)控制器10控制；下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8安裝在疏導(dǎo)格柵4后部的長(zhǎng)邊側(cè)壁上，通過(guò)信號(hào)電纜與檢測(cè)控制器10連接，正常情況下(不進(jìn)行流量觀測(cè)操作時(shí))兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)均淹沒(méi)在水中，處于閉合狀態(tài)。本實(shí)施例中的計(jì)時(shí)裝置為時(shí)鐘計(jì)時(shí)器，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器11與檢測(cè)控制器10電連接，完成時(shí)間顯示、定時(shí)啟動(dòng)測(cè)量和流量測(cè)量計(jì)時(shí)功能。
[0022]圖2是對(duì)沉井I進(jìn)行排水控制和測(cè)流(通過(guò)容器蓄水過(guò)程測(cè)量流量)的原理圖。檢測(cè)控制器10根據(jù)手動(dòng)按鈕信號(hào)或時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的定時(shí)信號(hào)控制啟動(dòng)水泵5抽水，再根據(jù)下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)的檢測(cè)信號(hào)控制水泵5停止抽水，之后再根據(jù)下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7由斷開(kāi)轉(zhuǎn)為閉合的檢測(cè)信號(hào)控制啟動(dòng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器11開(kāi)始計(jì)時(shí)，最后再根據(jù)上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8由斷開(kāi)轉(zhuǎn)為閉合的檢測(cè)信號(hào)控制時(shí)鐘計(jì)時(shí)器11停止計(jì)時(shí)。
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的流量測(cè)量方法:
[0024]I)具體實(shí)施例的排水溝尺寸為300x300mm，設(shè)計(jì)流量為8L/s，實(shí)際流量為4 L/s。
[0025]2)根據(jù)設(shè)計(jì)流量擬定沉井長(zhǎng)邊為550mm，短邊為450mm，井深為一900mm (地面高程為0)，上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8的安裝高程為一 320mm，
[0026]下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7的安裝高程為一 570_，則上下水位檢測(cè)開(kāi)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(huì)低于下水位檢測(cè)開(kāi) 關(guān)7的安裝高程。
[0028]4)在需要進(jìn)行流量觀測(cè)時(shí)，啟動(dòng)(時(shí)鐘定時(shí)或手動(dòng))水泵5抽水，當(dāng)下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，檢測(cè)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(dāng)水位上升到下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7的安裝高程，下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)7由斷開(kāi)變?yōu)殚]合，檢測(cè)控制器10開(kāi)啟計(jì)時(shí)器11從零開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)水位上升到上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8的安裝高程，上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8由斷開(kāi)變?yōu)殚]合，檢測(cè)控制器10控制計(jì)時(shí)器11停止計(jì)時(shí)，測(cè)得時(shí)間T ^ 15.47s。之后沉井I中水位繼續(xù)上升并蓄滿“沉井”恢復(fù)排水溝的正常流通。
[0030]6)計(jì)算排水溝實(shí)際流量Q:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)，其特征在于，在排水溝(9)任一段底部設(shè)有一個(gè)與所述排水溝(9)相通的沉井(I )，所述沉井(I)底部設(shè)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(cè)開(kāi)關(guān)(7)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(8)，所述下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(7)的安裝位置高于所述水泵(5);所述下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(7)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(8)均與檢測(cè)控制器(10)電連接，所述檢測(cè)控制器(10)與計(jì)時(shí)裝置電連接，所述檢測(cè)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(cè)量結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述沉井(I)進(jìn)水處的排水溝(9)底部設(shè)有擋渣堰板(2)，所述沉井(I)出水處的排水溝(9)底部設(shè)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(cè)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(shè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排水溝沉井式流量測(cè)量結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述沉井(I)內(nèi)豎直安裝有一個(gè)將所述沉井(I)分隔為前后兩個(gè)區(qū)域的疏導(dǎo)格柵(4)，所述下水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(7)和上水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)(8)均固定在所述疏導(dǎo)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(dǎo)格柵(4 )前部沉井(I)的底部。
【文檔編號(hào)】G01F1/708GK203405243SQ201320550602
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院