一种坡耕地径流组合式流量计的制作方法

本实用新型涉及一种流量计，具体涉及一种坡耕地径流组合式流量计，属于水利工程和农学领域。

背景技术：

径流是大气降水形成的，并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。径流按形成及流经路径可分为地表径流、壤中流和地下水流。在同等强度降雨条件下，坡耕地坡度的存在会使坡面的水、土及养分随径流水向坡下移动，或者通过渗漏、淋失等形式通过土壤剖面下渗到地下水进而运移到受纳水体中，造成大量的泥沙迁移及养分流失，导致水体富营养化。因此，准确获取一定降水时间段内坡耕地径流流量变化信息是坡耕地水土平衡及养分流失等动态研究的基础。

目前农业水利工程中应用较多的流量测量装置有水表，但水表在滴水状态下不转动、不进行计量，且在小流量情况下，水表表盘虽转动，但计量数值误差大；也有利用双侧翻斗式测量器计算径流水量的流量计，如张贵龙等（2013）发明的“地表径流自动计量装置（申请号CN201310243468.9）”，但该装置翻斗容量较小，在大流量情况下易出现不能及时翻转的问题；还有以信号检测为原理的超声波液体流量计，如日本别庄大介等（2007）发明的超声波流量计（申请号：CN200780048729.4），但该类装置要求圆管内液体压力稳定，且仅在液体流速较大时才能保证测量准确度，由于降雨过程中的径流量变化较大，超声波流量计难以保证一次降雨过程中的全局精度。另外，由于坡耕地径流中存在泥沙现象，使用普通小型流量计易造成堵塞现象，无法满足坡耕地径流计量要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种结构简单、计量精确、便于安装实施、可随着水量的大、中、小变化过程，自由切换计数方式的坡耕地径流组合式流量计。

本实用新型采用如下技术方案：

一种坡耕地径流组合式流量计，其特征在于，包括：

水源手阀，用于连接坡耕地下方的集水槽，控制待计量水源通断；

发讯水表，用于计量大流量的坡耕地径流水；

翻斗流量计，位于发讯水表下游，用于计量小流量的坡耕地径流水，

受水口，设于翻斗流量计上方，用于将部分坡耕地径流水引入翻斗流量计；

横向水管，用于连接水源手阀、发讯水表和受水口；

PLC可编程控制器，与发讯水表计量信号和翻斗流量计计量信号相连，用于汇总发讯水表和翻斗流量计的流量总和以及选择是否放弃翻斗流量计计量数据。所述PLC可编程控制器能够接收并处理发讯水表和翻斗流量计发出的数字信号。当被测流量小于或等于临界值时，PLC可编程控制器自动舍弃水表计数值，存入翻斗流量计计数值；当被测流量大于临界值时，PLC可编程控制器自动舍弃翻斗流量计计数值，存入水表计数值。

作为改进，横向水管末端设有竖向水管，所述竖向水管用于保证横向水管内具有一定水压，使得从水源手阀过来的小流量水全部经过受水口由下方的翻斗流量计计量，竖向水管顶部设有防止水倒流的止逆阀，防止由于竖向水管内水倒流造成的翻斗流量计计量误差。

作为改进，所述翻斗流量计包括集流槽、双侧翻斗和两个光电计数器，所述集流槽上部用于收集从受水口流出的水，集流槽底部设有出流孔，采用机械式杠杆原理制作的双侧翻斗设于出流孔下方，双侧翻斗对称设置，其底部中心处设有一根转轴，双侧翻斗可绕转轴自由转动，两个光电计数器分别设于双侧翻斗两端下方。

作为改进，所述双侧翻斗两端下方分别设有精度调节器，所述光电计数器位于精度调节器顶部，所述精度调节器为可调节其顶部高度的柱体。

作为改进，所述翻斗流量计底部设有带螺孔的底板，所述精度调节器为一螺杆，所述螺杆上设有两个螺母，螺杆穿过底板的螺孔，两个螺母分别位于底板上下将精度调节器固定，通过调节底板上下的精度调节器的两个螺母，可以实现精度调节器上升或下降。通过精度调节器调节其顶部光电计数器的高度，从而实现翻斗流量计精度调节。

作为改进，所述底板上设有排水孔，所述排水孔即可用于排走双侧翻斗流下来的水，也可用于取水样。

本实用新型的有益效果是：

1．能够根据水量的小、中、大变化过程，自动切换计数方式，既能精确计量出滴水状态下的水量，又能计量出大流量下的水量，适用范围广，实用性强。

2. 利用机械式杠杆原理，翻斗流量计的精度调节器可调节不同的精度，最低精度1L，最高精度可达5ml。

3. 采用机械式计数方式，避免电子潮湿问题，不易损坏。

4. 能够满足坡耕地壤中流以及地下水流量测量要求，也适用于含砂率较低的地表径流测量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图1中，1-水源手阀，2-发讯水表，3-受水口，4-翻斗流量计，5-双侧翻斗，6-精度调节器，7-排水孔，8-止逆阀，9-PLC可编程控制器，10-集流槽，11-光电计数器，12-转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。图中，水源手阀,1，发讯水表2，受水口3，翻斗流量计4，双侧翻斗5，精度调节器6，排水孔7，止逆阀8， PLC可编程控制器9，集流槽10，光电计数器11，转轴12。

参见图1，本实用新型包括水源手阀1、发讯水表2、受水口3、翻斗流量计4、止逆阀8、PLC可编程控制器9。具体实施中，水源手阀1、发讯水表2、受水口3均位于横向水管上，水源手阀1设置于横向水管进口端，发讯水表2设置于水源手阀1后面，受水口3设置于发讯水表2后面，止逆阀8设置于竖向水管顶端，横向水管与竖向水管呈直角连通。翻斗流量计4安装于受水口3下端，发讯水表2和翻斗流量计4发出的数字信号由PLC可编程控制器9终端无线接收并处理。

参见图1，水源手阀1控制组合式流量计的开启与关闭。

参见图1，发讯水表2的规格为1L/脉冲。

参见图1，受水口3的水管下端为弯管状，便于引导水流流入翻斗流量计4。

参见图1，所述翻斗流量计4包括集流槽10、双侧翻斗5和两个光电计数器11，所述集流槽10上部用于收集从受水口3流出的水，集流槽10底部设有出流孔，采用机械式杠杆原理制作的双侧翻斗5设于出流孔下方，双侧翻斗5对称设置，其底部中心处设有一根转轴12，双侧翻斗5可绕转轴自由转动，两个光电计数器11分别设于双侧翻斗5两端下方。

所述双侧翻斗5两端下方分别设有精度调节器6，所述光电计数器11位于精度调节器6顶部，所述精度调节器6为可调节其顶部高度的柱体。

所述翻斗流量计4底部设有带螺孔的底板，所述精度调节器6为一螺杆，所述螺杆上设有两个螺母，螺杆穿过底板的螺孔，两个螺母分别位于底板上下将精度调节器6固定，通过调节底板上下的精度调节器6的两个螺母，可以实现精度调节器6上升或下降，从而调节翻斗流量计计量精度。

翻斗流量计4包括双侧翻斗5、精度调节器6和排水孔7。双侧翻斗5利用机械式杠杆原理制做，灵敏度高。精度调节器6可根据需要调节不同的精度，最低为1L,最高可达5ml。所述排水孔7即可用于排走双侧翻斗5流下来的水，也可用于测量过程中取水样。

参见图1，止逆阀8安装于竖向水管顶端，防止大流量时通过竖向水管的水发生倒流。

参见图1，PLC可编程控制器9能够接收并处理发讯水表2和翻斗流量计4发出的数字信号。当被测流量小于或等于31.6L/h时，PLC可编程控制器9自动舍弃发讯水表2计数值，存入翻斗流量计4计数值；当被测流量大于31.6L/h时，发讯水表2和翻斗流量计4同时计数，PLC可编程控制器9根据接收频率判断临界值，采集数据自动舍弃翻斗流量计4计数值，存入发讯水表2计数值。

本实用新型的工作流程如下：

降雨开始时，径流量较小，通过水源手阀1进入横向水管的水呈滴水状态，此时发讯水表2计数不准确，水流通过受水口3流入翻斗流量计4，PLC可编程控制器9自动舍弃发讯水表2计数值，存入翻斗流量计4计数值；随着时间的增加，降雨量增大，径流量也随之增大，通过水源手阀1进入横向水管的水流速增大，当通过发讯水表2的流量大于31.6L/h时，PLC可编程控制器9采用发讯水表2计数值，自动舍弃翻斗流量计4计数值，此时水流通过翻斗流量计4排出，当流量过大时，水流一部分通过翻斗流量计4排出，另一部分则通过竖向水管顶端的止逆阀8排出；当降雨快要结束，雨量再次减小时，土壤径流量变小至滴水状态，发讯水表2计数不准确，系统自动切换到翻斗流量计4计数，以此来实现高精度测量。

本实用新型的功能如下：一种坡耕地径流组合式流量计结构简单、计量精确、便于安装实施；能够根据水量的小、中、大变化过程，自动切换计数方式，既能精确计量出滴水状态下的水量，又能计量出大流量下的水量，适用范围广，实用性强；采用机械式计数方式，有效避免电子潮湿问题，不易损坏，使用寿命长。

本实用新型的保护范围并不限于固定大小的坡耕地径流组合式流量计构件，通过改变相应的参数就可以满足更多的需求。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行某些结构尺寸以及部件数量的改动而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动属于实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则实用新型的意图也包含这些改动在内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。