一种直渠式地表径流量测试设施及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种直渠式地表径流量测试设施及其使用方法，包括基于地表搭建的辅助设施以及测量设备，测量设备包括计时传感器、光电式水深传感器以及径流测试仪，基于地表搭建的辅助设施包括拦污栅、铺盖、围坝以及开设在围坝中间的一段汇水口、测试渠、尾渠，一段汇水口处设有径流始讫计时传感器，测试渠处设有光电式水深传感器，下雨时产生地表径流水，经拦污栅、铺盖被围坝拦截后，依次从汇水口、测试渠、尾渠后流出，径流始讫计时传感器测试出发生或结束地面径流的时间，光电式水深传感器测试出测试渠内的水深，结合径流测试仪综合计算得出地表径流量。该设施具有精度高、量程大、结构合理等特点，是一种测试不同地貌地表上较大径流量的设施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量地表径流量的水文设备，具体的说是一种直渠式地表径流量测试设施。
技术介绍
目前，通常的地表径流量测试仪器，只能测量农田水土保持的地表径流量，因所测量的地表径流量较小，所以不适用于山坡、丘陵、平原等不同地貌、植被繁多、大流量、大泥沙含量、漂浮物多等的地表径流量测试。
技术实现思路
针对上述现有测量地表径流量仪器设备的不足，本专利技术提出一种直渠式地表径流量测试设施，这种地表径流量测试设施采用带八字翼墙的汇水段、顺直明渠的测试渠、采用径流始讫计时传感装置以及光电式水深传感器，采用径流始讫计时传感测试产生径流的始讫时间、采用光电式水深传感器测试测试渠内的水深，以满足地貌复杂、大流量、大泥沙含量、漂浮物多的地表径流量测试。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种直渠式地表径流量测试设施，包括基于地表搭建的辅助设施以及测量设备，所述的测量设备包括计时传感器、光电式水深传感器以及径流测试仪，其特征在于：所述的基于地表搭建的辅助设施包括设置在开阔地面低处的一道围坝，在所述围坝上游的地面上设有铺盖，在该铺盖的上游边界上围有拦污栅，在所述围坝的中间开设一段过水断面为矩形的汇水口形成汇水段，在该汇水段的下游依次有测试渠、尾渠，所述的测试渠为顺直、等坡、矩形横断面的测试渠，所述尾渠为陡渠，下雨时产生的地表径流水，经所述的拦污栅、铺盖被围坝拦截后，依次从汇水段、测试渠、尾渠流出，所述的铺盖为簸箕状防渗体铺盖，该铺盖的最低处位于所述汇水段的上游端，所述的汇水段底部设有底板，两侧设有边板，底板的下游端比上游端低，汇水段的上游两侧各有一面连接汇水段两侧边板的八字型翼墙，并且汇水段底板上游端与铺盖最低处平齐连接，底板下游端与测试渠渠底的上游端平齐连接，测试渠渠底的下游端平齐连接尾渠；同时汇水段的底板和边板内还设有电缆管道，底板顶面中轴线的上游部位以及下游部位分别设有测点a和测点b，测点a和测点b的底板上分别密封嵌装有裸露的金属触头，连接测点a和测点b的金属触头的电缆从埋置于所述汇水段的底板和边板的电缆管道中引出连接位于外部的计时传感器形成径流始讫计时传感，所述的测试渠为包括渠底以及左侧渠壁和右侧渠壁，在所述测试渠渠底中轴线的中部有测试孔，在所述渠底和左侧渠壁内设有与测试孔连通的测试管，在左侧渠壁顶面处的测试管顶端套插安装有光电式水深传感器，流入测试渠内的地表径流水，通过测试孔流进测试管，测试渠与测试管内的水面为等压面，光电式水深传感器从测试管管内测量测试渠内的水深，所述径流始讫计时传感装置、光电式水深传感器肥料输出信号输送至外备的径流测试仪。一种直渠式地表径流量测试设施，其特征在于：该测点a和测点b处分别通过底座设置金属触头，且保证测点a处金属触头与汇水段底板的顶面平齐，测点b金属触头高出汇水口底板的顶面，当发生地表径流时，径流水从汇水段的底板上流过，没过该底板的径流水将测点a、测点b金属触头之间导通电流，位于外部的计时传感器传感出初始发生径流的时间；当停止地表径流时，汇水段底板上的径流水全流走，阻断了测点a、测点b金属触头之间的电流，位于外部的计时传感器传感出结束径流的时间。一种直渠式地表径流量测试设施，其特征在于：所述光电式水深传感器通过底座套插左侧渠壁顶面处的测试管顶端，所述的底座形同圆盒盖，其顶板中心设有中心通孔，顶板上放安装有测杆架，该测杆架内穿插着竖向移动的测杆，测杆为空心杆，测杆穿过该中心通孔进入测试管内，在测杆的右侧面上有齿条，在测杆的底端有反射式光遮断器，连接该反射式光遮断器的电缆从测杆的顶部引出；在测杆架的后侧面上安装有旋钮，在该旋钮的轴端上有齿轮a，在测杆架的前侧面上依次安置有减速器、角位移传感器、电机，该减速器的输出轴轴端上有齿轮b，所述的齿轮a、齿轮b与测杆上的齿条啮合；在所述减速器的齿轮轴上安置角位移传感器后，再与电机的主轴联接；所述角位移传感器由筒轴的三爪夹头夹住减速器的齿轮轴，启动所述的电机或转动旋钮，在所述的测杆上下移动的同时，所述角位移传感器的筒轴随减速器的齿轮轴同步转动；在所述角位移传感器的筒轴上安置有圆形调制片，在该调制片的边缘处有等距的数个透光孔，该些透光孔均为方形；在该调制片的一侧的器壳上安置有光电管，在该调制片的另一侧的器壳上并排安置有光敏元件a、光敏元件b，所述的光电管的光线通过调制片上的透光孔能照射到所述的光敏元件a、光敏元件b上；当测杆底端的反射式光遮断器远离测试管管内的水面时，反射式光遮断器无信号输出，电机顺时针转动让测杆向下移动，调制片顺时针转动先后切换光敏元件a、光敏元件b上的光线；当测杆底端的反射式光遮断器接近测试管管内的水面时，电机逆时针转动让测杆向上移动，调制片逆时针转动先后切换光敏元件b、光敏元件a上的光线；总之，经自动控制让反射式光遮断器始终保持接近测试管管内的水面，实时测试测试管内的水深。一种直渠式地表径流量测试设施的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据山坡、丘陵、平原等不同地貌径流量数据采集的需要，选择出有代表性的测试地面，在该地面的低处修筑一道能挡住径流水的围坝，这围坝高度比最大地表径流水水位高；（2）在围坝上游地面上铺筑簸箕状的铺盖，把围坝与簸箕状防渗体铺盖相互连接，在该铺盖的上游边界上安装拦污栅，将铺盖的最低处位于围坝的中间；（3）在围坝的中间修建一段过水断面为矩形的汇水口形成汇水段，该汇水段的底部设置防渗底板，两侧设置防渗边板，同时该汇水段的上游两侧各修建一面连接防渗边板的八字型翼墙，设置时，保证汇水段底板的下游端比上游端低，且汇水段底板上游端与所述的铺盖最低处平齐连接，在修筑这一段汇水口时，在底板顶面中轴线的上游部位埋置测点a，以及下游部位埋置测点b，在该测点a和测点b的顶面中心通过底座安装裸露测量用金属触头，测点a处金属触头与底板的顶面平齐，测点b处金属触头高出于底板的顶面，在汇水段的底板和左侧边板内埋置电缆管道，把连接测点a和测点b的金属触头的电缆从该电缆管道中引出连接位于外部的计时传感器组成径流始讫计时传感；（4）在这段汇水口的下游端修筑顺直、等坡、矩形横断面的测试渠，将测试渠底部设置防渗渠底，保证渠底的下游端比上游端低，同时渠底的上游端与一段汇水口的下游端平齐连接，再在测试渠的下游端修建尾渠；再者，在修筑测试渠的渠底和左侧渠壁时，在渠底中轴线上的中间部位预留测试孔，在渠底底部和左侧渠壁内埋置与该测试孔连通的测试管，该测试管的管口位于左侧渠壁的顶面；（5）把光电式水深传感器的底座套插于测试管的顶端，把光电式水深传感器和以及径流始讫计时传感器与外置的径流量测试仪联接；（6）进行直渠式地表径流量测试设施调试：在铺盖上修筑汇水口处的临时围堰，操作外置的径流量测试仪，把光电式水深传感器的测杆下降到测试管管底，将测点a、测点b接上电源后，向临时围堰内的铺盖上输水，经围坝的拦截，水从两面八字翼墙间流入汇水段，将测点a与测点b上的电流导通，届时径流始讫计时传感器传感出起始产生地面径流时间的信号；水再流入测试渠、尾渠后流出；水在流入测试渠时，水从渠底的测试孔流入测试管，光电式水深传感器测试出测试渠内水深的信号；停止向临时围堰内的铺盖上输水，当汇水段底板和测试渠渠底上的水流尽，届时径流始讫计时传感器传感出结束地面径流时间的信号，光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直渠式地表径流量测试设施，包括基于地表搭建的辅助设施以及测量设备，所述的测量设备包括计时传感器、光电式水深传感器以及径流测试仪，其特征在于：所述的基于地表搭建的辅助设施包括设置在开阔地面低处的一道围坝，在所述围坝上游的地面上设有铺盖，在该铺盖的上游边界上围有拦污栅，在所述围坝的中间开设一段过水断面为矩形的汇水口形成汇水段，在该汇水段的下游依次有测试渠、尾渠，所述的测试渠为顺直、等坡、矩形横断面的测试渠，所述尾渠为陡渠，下雨时产生的地表径流水，经所述的拦污栅、铺盖被围坝拦截后，依次从汇水段、测试渠、尾渠流出，所述的铺盖为簸箕状防渗体铺盖，该铺盖的最低处位于所述汇水段的上游端，所述的汇水段底部设有底板，两侧设有边板，底板的下游端比上游端低，汇水段的上游两侧各有一面连接汇水段两侧边板的八字型翼墙，并且汇水段底板上游端与铺盖最低处平齐连接，底板下游端与测试渠渠底的上游端平齐连接，测试渠渠底的下游端平齐连接尾渠；同时汇水段的底板和边板内还设有电缆管道，底板顶面中轴线的上游部位以及下游部位分别设有测点a和测点b，测点a和测点b的底板上分别密封嵌装有裸露的金属触头，连接测点a和测点b的金属触头的电缆,从埋置于所述汇水段的底板和边板的电缆管道中引出,并连接位于外部的计时传感器形成径流始讫计时传感，所述的测试渠为包括渠底以及左侧渠壁和右侧渠壁，在所述测试渠渠底中轴线的中部有测试孔，在所述渠底和左侧渠壁内设有与测试孔连通的测试管，在左侧渠壁顶面处的测试管顶端套插安装有光电式水深传感器，流入测试渠内的地表径流水，通过测试孔流进测试管，测试渠与测试管内的水面为等压面，光电式水深传感器从测试管管内测量测试渠内的水深，所述径流始讫计时传感装置、光电式水深传感器肥料输出信号输送至外备的径流测试仪。...

【技术特征摘要】
1.一种直渠式地表径流量测试设施，包括基于地表搭建的辅助设施以及测量设备，所述的测量设备包括计时传感器、光电式水深传感器以及径流测试仪，其特征在于：所述的基于地表搭建的辅助设施包括设置在开阔地面低处的一道围坝，在所述围坝上游的地面上设有铺盖，在该铺盖的上游边界上围有拦污栅，在所述围坝的中间开设一段过水断面为矩形的汇水口形成汇水段，在该汇水段的下游依次有测试渠、尾渠，所述的测试渠为顺直、等坡、矩形横断面的测试渠，所述尾渠为陡渠，下雨时产生的地表径流水，经所述的拦污栅、铺盖被围坝拦截后，依次从汇水段、测试渠、尾渠流出，所述的铺盖为簸箕状防渗体铺盖，该铺盖的最低处位于所述汇水段的上游端，所述的汇水段底部设有底板，两侧设有边板，底板的下游端比上游端低，汇水段的上游两侧各有一面连接汇水段两侧边板的八字型翼墙，并且汇水段底板上游端与铺盖最低处平齐连接，底板下游端与测试渠渠底的上游端平齐连接，测试渠渠底的下游端平齐连接尾渠；同时汇水段的底板和边板内还设有电缆管道，底板顶面中轴线的上游部位以及下游部位分别设有测点a和测点b，测点a和测点b的底板上分别密封嵌装有裸露的金属触头，连接测点a和测点b的金属触头的电缆,从埋置于所述汇水段的底板和边板的电缆管道中引出,并连接位于外部的计时传感器形成径流始讫计时传感，所述的测试渠为包括渠底以及左侧渠壁和右侧渠壁，在所述测试渠渠底中轴线的中部有测试孔，在所述渠底和左侧渠壁内设有与测试孔连通的测试管，在左侧渠壁顶面处的测试管顶端套插安装有光电式水深传感器，流入测试渠内的地表径流水，通过测试孔流进测试管，测试渠与测试管内的水面为等压面，光电式水深传感器从测试管管内测量测试渠内的水深，所述径流始讫计时传感装置、光电式水深传感器肥料输出信号输送至外备的径流测试仪。2.根据权利要求1所述的一种直渠式地表径流量测试设施，其特征在于：该测点a和测点b处分别通过底座设置金属触头，且保证测点a处金属触头与汇水段底板的顶面平齐，测点b金属触头高出汇水口底板的顶面，当发生地表径流时，径流水从汇水段的底板上流过，没过该底板的径流水将测点a、测点b金属触头之间导通电流，位于外部的计时传感器传感出初始发生径流的时间；当停止地表径流时，汇水段底板上的径流水全流走，阻断了测点a、测点b金属触头之间的电流，位于外部的计时传感器传感出结束径流的时间。3.根据权利要求1所述的一种直渠式地表径流量测试设施，其特征在于：所述光电式水深传感器通过底座套插左侧渠壁顶面处的测试管顶端，所述的底座形同圆盒盖，其顶板中心设有中心通孔，顶板上放安装有测杆架，该测杆架内穿插着竖向移动的测杆，测杆为空心杆，测杆穿过该中心通孔进入测试管内，在测杆的右侧面上有齿条，在测杆的底端有反射式光遮断器，连接该反射式光遮断器的电缆从测杆的顶部引出；在测杆架的后侧面上安装有旋钮，在该旋钮的轴端上有齿轮a，在测杆架的前侧面上依次安置有减速器、角位移传感器、电机，该减速器的输出轴轴端上有齿轮b，所述的齿轮a、齿轮b与测杆上的齿条啮合；在所述减速器的齿轮轴上安置角位移传感器后，再与电机的主轴联接；所述角位移传感器由筒轴的三爪夹头夹住减速器的齿轮轴，启动所述的电机或转动旋钮，在所述的测杆上下移动的同时，所述角位移传感器的筒轴随减速器的齿轮轴同步转动；在所述角位移传感器的筒轴上安置有圆形调制片，在该调制片的边缘处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗志，金菊良，程亮，刘克琳，汪哲荪，张玲玲，赵君，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32