本发明专利技术为一种小流域全自动三级测流装置及其使用方法。其中的测流建筑物(1)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)、和巴歇尔槽(13)。所述的三角形薄壁堰(11)为60°三角形薄壁堰；其堰顶高P＝0.2m，堰顶部宽b＝0.6m，堰口角θ＝90°。所述的平坦V型量水堰堰宽b＝10m，堰顶横向坡度1∶10，V型堰口高＝0.5m，堰顶最低点至地板的高度P1＝0.32m。所述的巴歇尔槽的底板比平坦V型量水堰的底板低0.3m，翼墙高为0.5m，翼墙顶部比平坦V型量水堰的底板高0.2m。所述的平坦V型量水堰的底部有两个导流孔；所述的导流孔是两个直径Φ＝0.2m的长L＝4.5m的PVC管道，埋设在平坦V型量水堰的底板上。本发明专利技术克服了现有技术单一堰槽不能测量大、中、小全部流量的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水文水资源工程、森林水文、水土保持、水循环实验的野外小流域出流测量领域，特别是涉及ー种小流域全自动三级测流装置及其使用方法。
技术介绍
国内外野外小流域的出流基本上是采用测流建筑物测量水位，再利用流量公式计算流量。《中华人民共和国水利行业标准-堰槽测流规范》(SL-24-91)(以下简称《堰槽测流规范》)规定了几种测流建筑物，主要是薄壁堰、宽顶堰、三角形剖面堰、平坦V型量水堰、长喉道槽、短喉道槽等。这几种测流建筑物各自有优缺点，薄壁堰适合在良好保养条件、能保证堰顶不致受损环境下使用，适用于测试非常小的流量；宽顶堰宜用于能够定期清淤除草的矩形河槽中，适用于中小河流；三角形剖面堰适用于水头损失小和测流精度要求高的天然河道；平坦V型量水堰的测流幅度比较大，特别适用于暴涨暴落的山溪性河流；长喉道 槽可在含沙量较大的河流上应用，这种槽由于吼道长，相对来说不大经济，施工技术要求也高，且只能用于自由出流；短喉道槽比长喉道槽的投资低，其中应用较广的巴歇尔槽有一定的排沙(悬移质)能力，流量计算简便。我国的一些暴雨洪峰陡涨陡落小流域，在枯水季节流量(0-0. 0006m3/s)很小，而在洪水季节由于突降暴雨，洪峰流量(> 30m3/s)相对于枯季流量来说又很大，洪峰流量是枯季流量的50000多倍。而在我国，由于研究的需要，往往对洪、枯水都要求观测，这就给选择单ー堰槽进行测流增加了难度。《堰槽测流规范》使用的堰、槽大多测流范围小，不能满足同时测大洪水、中等洪水、枯水流量三种需求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提出了ー种小流域全自动三级测流装置(见附图说明图1)，巧妙的把測量小流量的三角形薄壁堰、測量中流量的巴歇尔槽和测量大流量的适用于山溪性河流的平坦V型量水堰设计在一起，形成三级测流建筑物(见图2)。再在测流建筑物的设计要求的部位安放液位传感器，进行测量每个测流建筑物的水位，液位传感器的电信号传输到数据记录仪中记下每个水位值，根据水位-流量公式计算过水断面的流量。由于《堰槽测流规范》和《中华人民共和国国家计量检定规程-明渠堰槽流量计试行检定规程》(JJG711-1990)(以下简称《检定规程》)中对平坦V型量水堰的设计要求一样，而《堰槽测流规范》提供的平坦V型量水堰流量计算公式相当复杂，《检定规程》提供的流量公式相对比较简单、实用，因此在设计三种建筑物时统ー采用《堰槽测流规范》的设计要求设计，根据《堰槽测流规范》提供的三角形薄壁堰和巴歇尔槽流量计算公式计算小流量和中流量，采用《检定规程》提供的流量公式计算平坦V型量水堰测量的大流量。当流量在0-0. 15m3/s之间时，利用测得的三角堰的水位计算流量，而测得的巴歇尔槽、平坦V型量水堰的水位不參与计算；当流量在0. 15-2. 5m3/s时，利用测得的巴歇尔槽的水位计算流量，而测得的三角堰、平坦V型量水堰的水位不參与计算；当流量在2. 5-50m3/s之间时，利用测得的平坦V型量水堰的水位计算流量加上导流孔的流量则是整个断面的过水流量，而测得的三角堰、巴歇尔槽的水位不參与计算。本专利技术通过把《堰槽测流规范》中使用的三种测流建筑物设计在一起，每种建筑物的尺寸均按着《堰槽测流规范》的要求合理设计，液位传感器的传输的水位数据在± Imrn之内，误差在5%之内，符合要求。本专利技术之一是ー种小流域全自动三级测流装置，是这样实现的所述的三级测流装置包括测流建筑物(I)，液位传感器(2)，数据采集器(3);其中所述的测流建筑物(I·)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)、和巴歇尔槽(13)；所述的三角形薄壁堰(11)为三角形薄壁堰；其堰ロ高P = 0.2m，堰顶部宽b =0.6m，堰口角 0 = 60。；所述的平坦V型量水堰(12)堰宽b = 10m，堰顶横向坡度I : 10 (上下游坡度分别取I : 2和I : 5)，V型堰ロ到堰顶的高度为0. 5m，堰顶最低点至地板的高度P1 = 0. 32m ；所述的巴歇尔槽的底板比平坦V型量水堰的底板低0. 3m,翼墙高为0. 5m,翼墙顶部比平坦V型量水堰的底板高0. 2m ；另外所述的平坦V型量水堰的底部有导流孔A(121)和导流孔B(122).导流孔的作用是三角形薄壁堰的水流通过导流孔留到下游，薄壁堰和平坦V型量水堰之间没有雍水，在未满流的情况下可以流过薄壁堰的最大流量，使水流形成清晰的水舌从三角形薄壁堰射出。所述的导流孔A(121)和导流孔B(122)是埋设在平坦V型量水堰的底板上，直径O= 0. 2m/ 长 L = 4. 5m 的 PVC 管道。所述的液位传感器⑵共有4支，其中液位传感器(21)和(24)的測量范围是0-lm，測量精度是± Imm;液位传感器(22)和(23)的測量范围是0-2. 5m，測量精度是+ 2. 5mmo所述的数据采集器(3)有4个通道，能同时采集4支液位传感器的水位值，采集的时间间隔是Imin。本专利技术之ニ的三级测流装置的使用方法，是这样实现的所述的三角形薄壁堰的流量公式为Q = O. 717* (h「0. 2+0. 00114)5/2 ；式中Ill——以平坦V型量水堰底板为基准面，液位传感器(21)测的水位，m。所述的单个导流孔的流量公式为 e'.0.0314;Jl.5192 + (1-^)2式中h2——以平坦V型量水堰底板为基准面，液位传感器(22)测的水位，mh3——以平坦V型量水堰底板为基准面，液位传感器(23)测的水位，m。所述的平坦V型量水堰的流量公式为权利要求1.ー种小流域全自动三级测流装置，其特征在干 所述的三级测流装置包括测流建筑物(I)，液位传感器(2)，数据采集器(3);其中所述的测流建筑物(I)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)和巴歇尔槽(13)。2.如权利要求I的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的三角形薄壁堰(11)为60°三角形薄壁堰；其堰顶高P = 0.2m，堰顶部宽b =.0.6m，堰口角 0 = 60°。3.如权利要求2的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的平坦V型量水堰(12)堰宽b = 10m，堰顶横向坡度I : 10，V型堰ロ高=0. 5m，堰顶最低点至地板的高度P1 = 0. 32m。4.如权利要求3的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的巴歇尔槽(13)的底板比平坦V型量水堰的底板低0. 3m，翼墙高为0. 5m，翼墙顶部比平坦V型量水堰的底板高0. 2m。5.如权利要求4的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的平坦V型量水堰的底部有导流孔A (121)和导流孔B (122)； 所述的导流孔A (121)和导流孔B (122)是埋设在平坦V型量水堰的底板上，直径の=.0.2m/ 长 L = 4. 5m 的 PVC 管道。6.如权利要求5的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的液位传感器(2)共有4支，其中液位传感器(21)和(24)的測量范围是0-lm，测量精度是±lmm ;液位传感器(22)和(23)的測量范围是0-2. 5m，測量精度是±2. 5mm。7.如权利要求6的全自动三级测流装置，其特征在于 所述的数据采集器(3)有4个通道，能同时采集4支液位传感器的水位值，采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小流域全自动三级测流装置，其特征在于：所述的三级测流装置包括测流建筑物(1)，液位传感器(2)，数据采集器(3)；其中所述的测流建筑物(1)依次包括三角形薄壁堰(11)、平坦V型量水堰(12)和巴歇尔槽(13)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽虎，宋献方，曹磊，张应华，马英，张广英，王胜宝，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：
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