[发明专利]一种U形渠道流量测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种U形渠道流量测量装置及测量方法。所公开的装置包括测量筒，该测量筒内设有柱体，柱体与测量筒通过连接体固定连接；测量筒外壁上沿轴向开设有多个通孔，且多个通孔位于同一径向，柱体与测量筒内壁之间为积水区；测量筒外壁安装有板一和板二，板一和板二位于同一径向的两侧，多个通孔所位的径向与所述板一和板二所位的径向垂直。所公开的方法利用计算U形渠道流量。本发明中的量水柱两侧设置两板，在保证能够形成临界流的同时，有效缩减量水柱体积，并且柱内水深与驻点水深相等，测量柱内水深即可获得驻点水深。水深波动极小，方便测量并提高了精度。

技术领域

本发明涉及一种渠道量水装置，尤其是涉及一种U形渠道移动式板柱量水槽。

背景技术

U形渠道是一种广泛应用于中国灌区的小型渠道。渠道横断面由下部的一段圆弧和上部与圆弧相切的两条直线组成，具有占地面积小、水力性能好、输水输沙能力强、输水水头损失小的特点。

小型U形渠道最常用的量水方法是通过特设量水建筑物来量水，这类建筑物主要有固定式和移动式两类。U形末级渠道分布范围广且数量多，大量修建固定式量水槽投资较大且容易遭到破坏，因此，众多学者研发了多种安装拆卸简介，携带方便的移动式量水设备。

Hager(1985)根据临界流原理，提出了在渠道中放置圆柱来测量渠道中流量的移动式量水方法，分别在矩形、梯形、U形渠道中进行了原型试验并推导了相应的流量公式。

何武全等(2006)和吉庆丰等(2007)对U形渠道移动式圆柱形量水槽的流量公式进行了进一步研究，提高了该种量水槽的测流精度。

刘嘉美等(2013)在圆柱形量水槽尾部增加了V形尾翼，以减少水头损失、降低上下游水位差。

从以上研究可以看出，目前较为实用的U形渠道移动式量水槽能够提供满足精度要求的流量测量。然而，这些移动式量水槽普遍存在体型较大、便携度不足的问题，此外，这些移动式量水槽适于量测的渠道断面结构尺寸研究也不够透彻，阻碍了移动式量水槽在灌区中的进一步推广和应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供一种U形渠道流量测量装置。

本发明的U形渠道流量测量装置包括测量筒，该测量筒内设有柱体，所述柱体与测量筒通过连接体固定连接；所述测量筒外壁上沿轴向开设有多个通孔，且所述多个通孔位于同一径向，所述柱体与测量筒内壁之间为积水区；所述测量筒外壁沿测量筒轴向安装有板一和板二，所述板一和板二位于同一径向的两侧，所述多个通孔所在的径向与所述板一和板二所位的径向垂直。

一些实施方式中，本发明测量装置的柱体包括内筒和固定杆，所述内筒与所述测量筒通过连接件连接，所述连接件位于柱体和测量筒的端部。

进一步，本发明测量装置还包括水位测量传感器。

一些实施方式中，本发明测量装置还包括安装装置，该安装装置包括两个安装杆和两个安装座，所述安装杆的一端设有安装槽，所述安装座用于安装安装杆的另一端，所述安装槽用于安装板一或板二。

优选的，本发明测量装置的板一端部与一安装杆间连接有弹簧，所述板二与另一安装杆间安装有弹簧。

同时，本发明提供了一种U形渠道流量测量方法，其特征在于，方法包括：

利用权利要求1所述的测量装置测量渠道内积水区的水深h和水深h对应的喉口宽度B_c，B_c＝B-d，B为积水区内水深h对应的渠道宽度，m；d为测量筒外直径与两侧板一及板二的宽度之和，m；

利用式(1)计算U形渠道流量：

式(1)中：

Q——流量；