本實(shí)用新型涉及一種流量計(jì)，具體涉及一種坡耕地徑流組合式流量計(jì)，屬于水利工程和農(nóng)學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

徑流是大氣降水形成的，并通過流域內(nèi)不同路徑進(jìn)入河流、湖泊或海洋的水流。徑流按形成及流經(jīng)路徑可分為地表徑流、壤中流和地下水流。在同等強(qiáng)度降雨條件下，坡耕地坡度的存在會(huì)使坡面的水、土及養(yǎng)分隨徑流水向坡下移動(dòng)，或者通過滲漏、淋失等形式通過土壤剖面下滲到地下水進(jìn)而運(yùn)移到受納水體中，造成大量的泥沙遷移及養(yǎng)分流失，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。因此，準(zhǔn)確獲取一定降水時(shí)間段內(nèi)坡耕地徑流流量變化信息是坡耕地水土平衡及養(yǎng)分流失等動(dòng)態(tài)研究的基礎(chǔ)。

目前農(nóng)業(yè)水利工程中應(yīng)用較多的流量測(cè)量裝置有水表，但水表在滴水狀態(tài)下不轉(zhuǎn)動(dòng)、不進(jìn)行計(jì)量，且在小流量情況下，水表表盤雖轉(zhuǎn)動(dòng)，但計(jì)量數(shù)值誤差大；也有利用雙側(cè)翻斗式測(cè)量器計(jì)算徑流水量的流量計(jì)，如張貴龍等（2013）發(fā)明的“地表徑流自動(dòng)計(jì)量裝置（申請(qǐng)?zhí)朇N201310243468.9）”，但該裝置翻斗容量較小，在大流量情況下易出現(xiàn)不能及時(shí)翻轉(zhuǎn)的問題；還有以信號(hào)檢測(cè)為原理的超聲波液體流量計(jì)，如日本別莊大介等（2007）發(fā)明的超聲波流量計(jì)（申請(qǐng)?zhí)枺篊N200780048729.4），但該類裝置要求圓管內(nèi)液體壓力穩(wěn)定，且僅在液體流速較大時(shí)才能保證測(cè)量準(zhǔn)確度，由于降雨過程中的徑流量變化較大，超聲波流量計(jì)難以保證一次降雨過程中的全局精度。另外，由于坡耕地徑流中存在泥沙現(xiàn)象，使用普通小型流量計(jì)易造成堵塞現(xiàn)象，無(wú)法滿足坡耕地徑流計(jì)量要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)量精確、便于安裝實(shí)施、可隨著水量的大、中、小變化過程，自由切換計(jì)數(shù)方式的坡耕地徑流組合式流量計(jì)。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種坡耕地徑流組合式流量計(jì)，其特征在于，包括：

水源手閥，用于連接坡耕地下方的集水槽，控制待計(jì)量水源通斷；

發(fā)訊水表，用于計(jì)量大流量的坡耕地徑流水；

翻斗流量計(jì)，位于發(fā)訊水表下游，用于計(jì)量小流量的坡耕地徑流水，

受水口，設(shè)于翻斗流量計(jì)上方，用于將部分坡耕地徑流水引入翻斗流量計(jì)；

橫向水管，用于連接水源手閥、發(fā)訊水表和受水口；

PLC可編程控制器，與發(fā)訊水表計(jì)量信號(hào)和翻斗流量計(jì)計(jì)量信號(hào)相連，用于匯總發(fā)訊水表和翻斗流量計(jì)的流量總和以及選擇是否放棄翻斗流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)。所述PLC可編程控制器能夠接收并處理發(fā)訊水表和翻斗流量計(jì)發(fā)出的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)被測(cè)流量小于或等于臨界值時(shí)，PLC可編程控制器自動(dòng)舍棄水表計(jì)數(shù)值，存入翻斗流量計(jì)計(jì)數(shù)值；當(dāng)被測(cè)流量大于臨界值時(shí)，PLC可編程控制器自動(dòng)舍棄翻斗流量計(jì)計(jì)數(shù)值，存入水表計(jì)數(shù)值。

作為改進(jìn)，橫向水管末端設(shè)有豎向水管，所述豎向水管用于保證橫向水管內(nèi)具有一定水壓，使得從水源手閥過來的小流量水全部經(jīng)過受水口由下方的翻斗流量計(jì)計(jì)量，豎向水管頂部設(shè)有防止水倒流的止逆閥，防止由于豎向水管內(nèi)水倒流造成的翻斗流量計(jì)計(jì)量誤差。

作為改進(jìn)，所述翻斗流量計(jì)包括集流槽、雙側(cè)翻斗和兩個(gè)光電計(jì)數(shù)器，所述集流槽上部用于收集從受水口流出的水，集流槽底部設(shè)有出流孔，采用機(jī)械式杠桿原理制作的雙側(cè)翻斗設(shè)于出流孔下方，雙側(cè)翻斗對(duì)稱設(shè)置，其底部中心處設(shè)有一根轉(zhuǎn)軸，雙側(cè)翻斗可繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)光電計(jì)數(shù)器分別設(shè)于雙側(cè)翻斗兩端下方。

作為改進(jìn)，所述雙側(cè)翻斗兩端下方分別設(shè)有精度調(diào)節(jié)器，所述光電計(jì)數(shù)器位于精度調(diào)節(jié)器頂部，所述精度調(diào)節(jié)器為可調(diào)節(jié)其頂部高度的柱體。

作為改進(jìn)，所述翻斗流量計(jì)底部設(shè)有帶螺孔的底板，所述精度調(diào)節(jié)器為一螺桿，所述螺桿上設(shè)有兩個(gè)螺母，螺桿穿過底板的螺孔，兩個(gè)螺母分別位于底板上下將精度調(diào)節(jié)器固定，通過調(diào)節(jié)底板上下的精度調(diào)節(jié)器的兩個(gè)螺母，可以實(shí)現(xiàn)精度調(diào)節(jié)器上升或下降。通過精度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)其頂部光電計(jì)數(shù)器的高度，從而實(shí)現(xiàn)翻斗流量計(jì)精度調(diào)節(jié)。

作為改進(jìn)，所述底板上設(shè)有排水孔，所述排水孔即可用于排走雙側(cè)翻斗流下來的水，也可用于取水樣。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1．能夠根據(jù)水量的小、中、大變化過程，自動(dòng)切換計(jì)數(shù)方式，既能精確計(jì)量出滴水狀態(tài)下的水量，又能計(jì)量出大流量下的水量，適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

2. 利用機(jī)械式杠桿原理，翻斗流量計(jì)的精度調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)不同的精度，最低精度1L，最高精度可達(dá)5ml。

3. 采用機(jī)械式計(jì)數(shù)方式，避免電子潮濕問題，不易損壞。

4. 能夠滿足坡耕地壤中流以及地下水流量測(cè)量要求，也適用于含砂率較低的地表徑流測(cè)量。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中，1-水源手閥，2-發(fā)訊水表，3-受水口，4-翻斗流量計(jì)，5-雙側(cè)翻斗，6-精度調(diào)節(jié)器，7-排水孔，8-止逆閥，9-PLC可編程控制器，10-集流槽，11-光電計(jì)數(shù)器，12-轉(zhuǎn)軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖中，水源手閥,1，發(fā)訊水表2，受水口3，翻斗流量計(jì)4，雙側(cè)翻斗5，精度調(diào)節(jié)器6，排水孔7，止逆閥8， PLC可編程控制器9，集流槽10，光電計(jì)數(shù)器11，轉(zhuǎn)軸12。

參見圖1，本實(shí)用新型包括水源手閥1、發(fā)訊水表2、受水口3、翻斗流量計(jì)4、止逆閥8、PLC可編程控制器9。具體實(shí)施中，水源手閥1、發(fā)訊水表2、受水口3均位于橫向水管上，水源手閥1設(shè)置于橫向水管進(jìn)口端，發(fā)訊水表2設(shè)置于水源手閥1后面，受水口3設(shè)置于發(fā)訊水表2后面，止逆閥8設(shè)置于豎向水管頂端，橫向水管與豎向水管呈直角連通。翻斗流量計(jì)4安裝于受水口3下端，發(fā)訊水表2和翻斗流量計(jì)4發(fā)出的數(shù)字信號(hào)由PLC可編程控制器9終端無(wú)線接收并處理。

參見圖1，水源手閥1控制組合式流量計(jì)的開啟與關(guān)閉。

參見圖1，發(fā)訊水表2的規(guī)格為1L/脈沖。

參見圖1，受水口3的水管下端為彎管狀，便于引導(dǎo)水流流入翻斗流量計(jì)4。

參見圖1，所述翻斗流量計(jì)4包括集流槽10、雙側(cè)翻斗5和兩個(gè)光電計(jì)數(shù)器11，所述集流槽10上部用于收集從受水口3流出的水，集流槽10底部設(shè)有出流孔，采用機(jī)械式杠桿原理制作的雙側(cè)翻斗5設(shè)于出流孔下方，雙側(cè)翻斗5對(duì)稱設(shè)置，其底部中心處設(shè)有一根轉(zhuǎn)軸12，雙側(cè)翻斗5可繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)光電計(jì)數(shù)器11分別設(shè)于雙側(cè)翻斗5兩端下方。

所述雙側(cè)翻斗5兩端下方分別設(shè)有精度調(diào)節(jié)器6，所述光電計(jì)數(shù)器11位于精度調(diào)節(jié)器6頂部，所述精度調(diào)節(jié)器6為可調(diào)節(jié)其頂部高度的柱體。

所述翻斗流量計(jì)4底部設(shè)有帶螺孔的底板，所述精度調(diào)節(jié)器6為一螺桿，所述螺桿上設(shè)有兩個(gè)螺母，螺桿穿過底板的螺孔，兩個(gè)螺母分別位于底板上下將精度調(diào)節(jié)器6固定，通過調(diào)節(jié)底板上下的精度調(diào)節(jié)器6的兩個(gè)螺母，可以實(shí)現(xiàn)精度調(diào)節(jié)器6上升或下降，從而調(diào)節(jié)翻斗流量計(jì)計(jì)量精度。

翻斗流量計(jì)4包括雙側(cè)翻斗5、精度調(diào)節(jié)器6和排水孔7。雙側(cè)翻斗5利用機(jī)械式杠桿原理制做，靈敏度高。精度調(diào)節(jié)器6可根據(jù)需要調(diào)節(jié)不同的精度，最低為1L,最高可達(dá)5ml。所述排水孔7即可用于排走雙側(cè)翻斗5流下來的水，也可用于測(cè)量過程中取水樣。

參見圖1，止逆閥8安裝于豎向水管頂端，防止大流量時(shí)通過豎向水管的水發(fā)生倒流。

參見圖1，PLC可編程控制器9能夠接收并處理發(fā)訊水表2和翻斗流量計(jì)4發(fā)出的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)被測(cè)流量小于或等于31.6L/h時(shí)，PLC可編程控制器9自動(dòng)舍棄發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)值，存入翻斗流量計(jì)4計(jì)數(shù)值；當(dāng)被測(cè)流量大于31.6L/h時(shí)，發(fā)訊水表2和翻斗流量計(jì)4同時(shí)計(jì)數(shù)，PLC可編程控制器9根據(jù)接收頻率判斷臨界值，采集數(shù)據(jù)自動(dòng)舍棄翻斗流量計(jì)4計(jì)數(shù)值，存入發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)值。

本實(shí)用新型的工作流程如下：

降雨開始時(shí)，徑流量較小，通過水源手閥1進(jìn)入橫向水管的水呈滴水狀態(tài)，此時(shí)發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，水流通過受水口3流入翻斗流量計(jì)4，PLC可編程控制器9自動(dòng)舍棄發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)值，存入翻斗流量計(jì)4計(jì)數(shù)值；隨著時(shí)間的增加，降雨量增大，徑流量也隨之增大，通過水源手閥1進(jìn)入橫向水管的水流速增大，當(dāng)通過發(fā)訊水表2的流量大于31.6L/h時(shí)，PLC可編程控制器9采用發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)值，自動(dòng)舍棄翻斗流量計(jì)4計(jì)數(shù)值，此時(shí)水流通過翻斗流量計(jì)4排出，當(dāng)流量過大時(shí)，水流一部分通過翻斗流量計(jì)4排出，另一部分則通過豎向水管頂端的止逆閥8排出；當(dāng)降雨快要結(jié)束，雨量再次減小時(shí)，土壤徑流量變小至滴水狀態(tài)，發(fā)訊水表2計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)自動(dòng)切換到翻斗流量計(jì)4計(jì)數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。

本實(shí)用新型的功能如下：一種坡耕地徑流組合式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)量精確、便于安裝實(shí)施；能夠根據(jù)水量的小、中、大變化過程，自動(dòng)切換計(jì)數(shù)方式，既能精確計(jì)量出滴水狀態(tài)下的水量，又能計(jì)量出大流量下的水量，適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)；采用機(jī)械式計(jì)數(shù)方式，有效避免電子潮濕問題，不易損壞，使用壽命長(zhǎng)。

本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于固定大小的坡耕地徑流組合式流量計(jì)構(gòu)件，通過改變相應(yīng)的參數(shù)就可以滿足更多的需求。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行某些結(jié)構(gòu)尺寸以及部件數(shù)量的改動(dòng)而不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)屬于實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則實(shí)用新型的意圖也包含這些改動(dòng)在內(nèi)。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。