阅读说明：本技术 一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置 (Tipping bucket and weir combined type rainwater inlet flow measuring device ) 是由 关春雨 邱文新 于燃 李翀 史骏 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置,包括汇水斗、计数翻斗、干簧管、翻斗自动计数、计时装置、阶梯式堰口、侧堰板、底板、叶轮式水流传感器；所述阶梯式堰口位于底板前沿按中间低两边逐步升高的形式对称设置,中间堰口相对于底板高度为零,最外一对堰口与侧堰板连接且等高；雨水流入口设在后端的侧堰板上,堰池内的底板为带有一定坡度的导流板平面,向最低处的出口倾斜；除最低堰口外,其他每个堰口出水侧下方设有叶轮式水流传感器；在中间堰口的下方设置一个接收最低堰口流出的雨水的汇水斗,汇水斗下方出口处设置一个自动计数翻斗。本发明可以解决现有翻斗式雨量计测量范围有限,巴氏计量槽等流量计精度差的技术问题。(The invention discloses a combined rainwater port flow measuring device of a tipping bucket and a weir, which comprises a water collecting bucket, a counting tipping bucket, a reed pipe, a tipping bucket automatic counting and timing device, a stepped weir crest, a side weir plate, a bottom plate and an impeller type water flow sensor, wherein the water collecting bucket is connected with the water collecting bucket; the stepped weir crests are symmetrically arranged at the front edge of the bottom plate in a mode that the middle part is lower and the two sides are gradually raised, the height of the middle weir crest relative to the bottom plate is zero, and the outermost pair of weir crests are connected with the side weir plates and are equal in height; the rainwater inflow port is arranged on the side weir plate at the rear end, and the bottom plate in the weir pool is a flow guide plate plane with a certain gradient and inclines towards the outlet at the lowest position; except the lowest weir crest, an impeller type water flow sensor is arranged below the water outlet side of each other weir crest; a water collecting hopper for receiving rainwater flowing out of the lowest weir crest is arranged below the middle weir crest, and an automatic counting tipping bucket is arranged at an outlet below the water collecting hopper. The invention can solve the technical problems of limited measuring range of the existing tipping bucket rain gauge and poor accuracy of flow meters such as a Pasteur measuring tank and the like.)

一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置

技术领域

本发明涉及雨水径流流量监测装置,具体是一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置。

背景技术

近年来极端气候现象频频发生，很多城市出现内涝问题，给人们的生产生活带来严重的影响，给人民的生命和财产带来了极大的损失。因此为了给城市建设和工农业生产等提供有力的依据，解决城市内涝问题，对降雨雨量进行准确的测量，是十分必要的。

翻斗式雨量计因其结构简单、功耗小、性能较为稳定，且具有时间准确、自动记录数据和便于数据采集整编处理等优势，被广泛应用于水文气象行业。但实际应用中常常会出现测量误差大的问题，需要反复调整才能得到较为准确的数据，大大降低了试验的效率。现有翻斗式雨量计还存在对雨强变化的适应性不强，仅能保证部分雨强范围内的计量精度，适应范围较小的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置，以解决现有翻斗式雨量计测量范围有限，测量范围之外精度差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置，包括自动计数翻斗和自动计量堰单元两部分，所述自动计量翻斗包括汇水斗、计数翻斗、翻斗自动计数和计时装置；所述自动计量堰单元包括阶梯式堰口、侧堰板、底板、叶轮式水流传感器；所述阶梯式堰口位于底板前沿按中间低两边逐步升高的形式对称设置，中间堰口相对于底板高度为零，最外一对堰口与侧堰板连接；由底板、左右及后侧的侧堰板和阶梯式堰口组成堰池，雨水流入口设在堰池后端的侧堰板上，所述阶梯堰口形成堰池的一个雨水计量出口，堰池内的底板为带有一定坡度的导流板平面，向最低处的出口倾斜；除最低堰口外，其他每个堰口出水侧下方设有叶轮式水流传感器；在中间堰口的下方设置一个接收最低堰口流出的雨水的汇水斗，汇水斗下方出口处设置一个自动计数翻斗。

自动计数翻斗包括两边对称布置的两只贮水斗和中间的转轴；两只贮水斗开口相反；当雨水从汇水斗进入到其中一个贮水斗时,此斗成为受水斗，另一只贮水斗为无水斗，随着受水斗的水量不断增加，其力矩逐渐变大,当达到了计数翻斗转动临界点时,受水斗的力矩大于无水斗的力矩,原有平衡被打破,计数翻斗自动转动,受水斗内雨水倾倒完毕,并成为无水斗；同时原无水斗开始受水，成为受水斗开始工作,如此往复。

叶轮式水流传感器为机械式感应器，通过叶轮外侧边缘设置的磁钢相对一个干簧管的位置提供水流信号。

在自动计数翻斗转动时，固定于翻斗上的磁钢对设置在其行程上的干簧管扫描一次，干簧管因磁化而瞬间闭合一次，翻斗自动计数装置发送一个计数信号。

雨水流入口与整流设备和预处理设备连接，整流设备为一个雨水收集汇入装置，预处理设备为拦截大颗粒杂物的设备，包括一组自动清洗格栅网和储物框；储物框位于自动清洗格栅低处，自动清洗格网上截留的杂物被来水冲刷至储物框内。

所述堰池整体尺寸为长450mm，宽1400mm，高200mm，阶梯式堰口总长度为1400mm，堰口总垂直高度为30mm；各阶梯堰口高度从下至上依次为0、10、20、30mm，每个堰口的长为200mm；侧堰板垂直固定于底板，侧堰板长450mm，高200mm。

本发明的有益效果：

一、本装置克服翻斗式雨量计能保证较小雨强计量精度，而在较大雨强时，计量误差较大的问题。同时解决了传统薄壁堰不能同时兼顾小流量的精确测量和大流量有效泄放的不足。

二、本装置可以完全收集路面径流在源头汇入雨水口的水量，准确测试汇入流量，而且安装方便、维护少，可自动记录数据和便于数据采集整编处理，便于汛期雨水口流域的径流全过程监测。

综上，本发明具有适应各种雨强范围，可靠性强、制造成本低、计量精度高和输出信号便于采集和处理的特点。

附图说明

图1为本发明提供的一种翻斗和堰组合型雨水口流量测量装置的俯视结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是图2的左视图。

图中编号：1.汇水斗、2.计数翻斗、3.干簧管、4.阶梯式堰口、5.侧堰板、6.底板、7.叶轮式水流传感器。

具体实施方式

本发明包括自动计数翻斗和自动计量堰单元两部分，所述自动计量翻斗包括汇水斗、计数翻斗、干簧管、翻斗自动计数和计时装置；所述自动计量堰单元包括阶梯式堰口、侧堰板、底板、叶轮式水流传感器；所述阶梯式堰口位于底板前沿按中间低两边逐步升高的形式对称设置，中间堰口相对于底板高度为零，最外一对堰口与侧堰板连接；由底板、左右及后侧的侧堰板和阶梯式堰口组成堰池，雨水流入口设在堰池后端的侧堰板上，所述阶梯堰口形成堰池的一个雨水计量出口，堰池内的底板为带有一定坡度的导流板平面，向最低处的出口倾斜；除最低堰口外，其他每个堰口出水侧下方设有叶轮式水流传感器；在中间堰口的下方设置一个接收最低堰口流出的雨水的汇水斗，汇水斗下方出口处设置一个自动计数翻斗。

本发明的具体结构的一个实施例参见图1、2、3所示。

该发明的阶梯式堰口4垂直底板6设置，最低处形成出口与计数翻斗2连接，侧堰板也5垂直于底板6与阶梯式堰口4的两边连接。

所述计数翻斗2在汇水斗1、干簧管3、翻斗自动计数和计时装置等的辅助下完成小流量下的流量测定。从最低处堰口流出的降雨经汇水斗1进入计数翻斗2，计数翻斗2设有对称布置的两只贮水斗，当雨水从汇水斗1进入到其中一个贮水斗时,此斗成为受水斗，另一只贮水斗为无水斗。随着受水斗内积累的水量逐渐增加,计数翻斗2的整体重心逐渐偏移,随着受水斗的水量不断增加，其力矩逐渐变大,当达到了计数翻斗转动临界点时,受水斗的力矩大于无水斗的力矩,原有平衡被打破,计数翻斗2自动转动,受水斗内雨水倾倒完毕,并成为无水斗；同时原无水斗开始受水，成为受水斗开始工作,如此往复。在翻斗转动时，固定于翻斗上的磁钢对干簧管3扫描一次。干簧管3因磁化而瞬间闭合一次，自动计数装置发送一个计数信号，实现水量的计量。根据计数翻斗的转动条件和转动次数,可以实时计算某一段时间内的水量。

所述堰池整体尺寸为长450mm，宽1400mm，高200mm，最低处堰高为0，形成一个出口。阶梯式堰口4总长度为1400mm，堰口总垂直高度为30mm。各阶梯堰口高度从下至上依次为0、10、20、30mm，长200mm。每个堰口出水处设有叶轮式水流传感器7。

所述侧堰板5是顺水流方向的薄壁直立板，与阶梯式堰口4的两侧连接，垂直固定于底板6，侧堰板长450mm，高200mm。

所述底板6是为满足固定阶梯式堰口4、侧堰板5并防止水流渗漏和冲刷要求而设置的，长1400mm、宽450mm。

雨水经过整流设备和预处理设备汇入本装置，当水流进入后，首先从最低处堰口流出进入翻斗，翻斗自动计量转动次数并开始计时，从而测得相应雨水量。当水量增加后，位于两侧的堰开始逐级出水，出水冲击水流感应器叶轮开始计数并开始计时，直至雨量下降，堰口无水流出，叶轮停止转动时停止计时。通过统计各级堰口的感应器出水时间和翻斗转动次数，计算得到某一时段内进入本装置的水量。

本发明中除最低堰口外的每个堰口出水侧下方设有的叶轮式水流传感器为机械式感应器，通过叶轮外侧边缘设置的磁钢相对干簧管的位置提供水流信号。

本发明中各堰口的高差不宜过大，从而可将流量限定在较小的范围内。

本发明中最低处堰高为0，即形成一个出口，堰池内为带有一定坡度且设有导流板的平面，向最低处的出口倾斜，防止泥沙沉积。

本发明中堰前应有整流设备和预处理设备，整流设备可令来水在进入雨水口后全部汇入本装置，进水均匀分布，预处理设备可拦截大颗粒杂物，包括一组自动清洗格栅，具有自清洗功能，格网上截留的杂物可被来水冲刷至格网低处的专用储物框，定时清理。

本发明中翻斗自动计数和计时装置，叶轮转动自动计时装置设计简单，可由电磁设备实现，并将数据存储至PLC模块中，由于电耗很少，因此可采用电池供电，便于在不同地点设置。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。