[发明专利]水利量水技术的应用

说明书

本发明涉及计量水的技术领域，包括量水技术与量水设备的应用，特别是水利量水技术的应用。

随着水利工程建设和管理的不断发展，社会对水的需求亦日益增大，农业灌溉，城镇工业、生活供水，水资源管理，水文测流，城市、工矿排水排污等方面的供水部门，用水单位，环保系统，为科学管水，防旱节水，按方计费，环境监测等的目标，自80年代以来，对计量水表的需求亦日益增多。

本发明的目的是，针对这一量水技术及其量水设备的应用的实际，灌溉农业区为重点，以渠道系统各类通水建筑的计量技术为主攻目标，研制灌排渠道系统和管道系统两个系列的量水技术及其电子水表，提出水利量水技术的应用。在技术上研究的起点，也就是着眼点，以电子技术为主导，从量水技术上促进量水设备达到仪表化，而且水利量水技术及量水设备的研究开发是水利事业上一项长期的基础性工作，为这一目标，申请人在从事长期的水利工作中，对量水技术的研究方面，收集了大量的情况和资料，目前这项新技术成果已开始准备着手转化为现实生产力，灌排渠道系统和管道系统两个系列的电子水表，将进入水计量应用领域。

本发明的技术解决方案是，在灌排渠道系统中，根据渠道本身及其附属水工建筑的不同类别结构，配以的计量水表，确定相关的水力技术参数，设计出不同结构通水设施的流量计量公式，确定电子水表的基本构造，把量水技术，水表结构、水利设施三者结合一体，在管道系统中，采用电子水表计量技术，以管内水力切向叶轮为传感器，用电脉冲信号显示转换水方量，其特征在于，在渠道系统中，将已配套的水工建筑，采用电子水位跟踪器的转换技术，把它作为量水设备的组成部分，根据通水建筑的类别大小及其不同的水力参数，从电子水表的构造和种类上，配以由1m³/s到100m³/s范围内多种不同计量能力的水表，其设计方法是，根据各类通水建筑的不同流量公式综合出共用性的水力模型公式Q＝CHⁿ，式中Q为流量，单位m³/s，C为综合性流量系数，其值小于100，H为计量点水工建筑的过水深或上下游水位差，单位M，n为运行指数，通水建筑不同n值不同，电子水表构造型根据n值确定，其值在1/2-5/2的范围选择，在管道系统中，根据管内有压流流速分布规律，从测量管道中心流速着手，计算出管道横断面平均流速，并建立其任一点流速的关系式，使水表的不同构造决定于切向叶轮在管内的位置，根据叶轮的转速即电脉冲数再转换为累计水方量，管道用电子水表的计量能力由计量点通水最大流量及选用管径而定，表壳管径在200mm-2000mm内设计定型为10种规格，A型表，叶轮插入管内径中心处，测量最大流速，B型表，叶轮插入管内径1/4处，测量平均流速，C型表，叶轮轴心固定在管壁，三种表型的叶轮均沿水流切向反时针旋转，保持水流速与电脉冲数转换的稳定关系。

在灌排渠道系统中，根据计量点水工建筑类别、水流流态、模型公式参数、选定计量水表，A型表即双水位表，适用于短管和孔口有压流的条件，B型、B₂型、B₃型及C型均为单水位表，用于流量较大的堰槽建筑，闸下出流以及灌排渠道明渠均匀流条件，在堰槽及闸下出流情况，自由流态或沉溺流态均可应用这类表型。

在以灌区为重点的灌排渠道系统中，各类通水建筑可共用同一的水力模型公式Q＝CHⁿ根据所定计量点水工建筑的不同，选取公式中运行参数C和n值输入，经计量水表中设置的电脑运行转换为水方量表达式

∑Q＝CHⁿt＝∫^tn_toCHⁿdt

在灌排渠道系统中，水力模型公式Q＝CHⁿ中，参数C为运行系数，其值在A型双水位表，在B型、B₂型、B₃型及C型单水位表中均为变量，其值均小于100，在电脑构造上设置两位整数两位小数，参数n为运行指数，在A型水表应用时固定为1/2，在单水位表中，B型固定为3/2，B₂型固定为1/2，B₃型固定为5/2，在C型表应用时为不定值，即为n值1/2-5/2范围，除1/2、3/2、5/2外的值内设计选定，在电脑构造上n值取一位整数三位小数。