一种渠灌田间放水口门毕托管差压分流文丘利管量水计的制作方法

本实用新型属农田灌溉计量领域，涉及一种渠道灌溉水的计量装置，尤其是一种渠灌田间放水口门毕托管差压分流文丘利管量水计。

背景技术：

为了解决渠道灌溉面积的田间用水计量问题，能满足最末级田间放水口实现计量控制需要，从根本上实现由“计量包片”到“计量到户”的管理需要，本申请人在前设计了一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，包括主管和分流支管，主管的一个端口插入末级渠道内为进水口，其另一端部为直角向上的主管弯头出水口，分流支管设计在主管一侧，由直角毕托管、水平支管、水表和垂直流速方向的测压管构成，直角毕托管安装在流量主管均速点位置附近，正对主管流速方向，直角毕托管的水平段位于主管的内部且距离内壁0.125D处固定，D为主管的公称直径，直角毕托管的垂直段外端口通过直角弯头、水平支管与测压管的外端口连通，在水平支管上装有水车式水表。

由于上述的一种渠灌田间放水口门毕托管分流式量水计，其主管是具有统一直径的直筒状，存在的缺点是在渠道常水位与田面高差较小时(小于20cm)，仅靠较小的毕托管差压，通过分流支管的流量较小，田间放水口门流量与水表读数的比值高，易导致计量精度不高；并且，其主管出水口采用直角向上的弯头，加大出流水位和水流阻力，不利于水流通畅。同时水表是测量的核心部件，需要更好工作环境保护，以保证其精准性，目前往往采用水表池来保护，但现有的水表池体积大，施工困难大，成本高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种渠灌田间放水口门毕托管差压分流文丘利管量水计，适用范围更广，测量精度更高，能够保证满管出流，减少水流阻力，使水流更加通畅。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：包括主管和分流支管，在水平支管上安装有水表，所述主管由直管段、变径段和尾管段依次首尾相接构成，直管段的端口插入末级渠道内为进水口，灌溉水通过进水口后部的微型拦污栅和微型闸门引水进入主管，与主管的尾管段端部连接的接头为45°弯头，且45°弯头的出水口截面最高点在垂直方向上与主管的尾管段上部平齐，出水口截面与水平面夹角为0～30°。

相比现有技术，本实用新型的一种渠灌田间放水口门毕托管差压分流文丘利管量水计，通过改变主管的直筒管为变径管，即由直管段、变径段和尾管段依次首尾相接构成，是为了解决在渠道常水位与田面高差较小时(小于20cm)，仅靠较小的毕托管差压，通过分流支管的流量较小，田间放水口门流量与水表读数的比值高，易导致计量精度不高的问题；与主管的尾管段端部连接的接头为45°弯头，且45°弯头的出水口截面最高点在垂直方向上与主管的尾管段上部平齐，出水口截面与水平面夹角为0～30°，保证了满管出流，减少水流阻力，使水流更加通畅。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例中微型闸门的结构示意图。

图3是本实用新型一个实施例中微型拦污栅的结构示意图。

图4是本实用新型一个实施例中全封闭专用微型水表箱处的结构放大图。

图中，1、垂向槽口，2、直管段，3、分流支管，4、水表，5、变径段，6、尾管段，7、45°弯头，8、45°弯头的圆弧段，9、出水口截面，10、提拉闸门把手孔，11、微型闸门，12、微型拦污栅，12-1、￠4mm的钢筋，12-2、￠4mm的钢筋，13、微型拦污栅的方形板件，14、全封闭专用微型水表箱，15、箱盖，16、填料。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

图1示出了本实用新型的一个较佳的实施例，图中的一种渠灌田间放水口门毕托管差压分流文丘利管量水计，包括主管和分流支管3，主管的一个端口插入末级渠道内为进水口，灌溉水通过进水口引水至主管，其另一个端部为出水口，在水平支管上安装有水表4。主管的流量(即田间放水口门)与分流支管3上的水表4读数经过试验设备精确标定，确定分流支管3上水表4读数与田间放水口门进水流量倍数关系，由分流支管3的水表4读数乘以标定的放大倍数即田间放水口门进水流量，从而满足了最末级田间放水口实现计量控制需要，从根本上实现由“计量包片”到“计量到户”的用水管理需要，可以解决渠道灌溉面积的田间用水计量问题；主管由直管段2、变径段5和尾管段6依次首尾相接构成，直管段2的端口插入末级渠道内为进水口，灌溉水通过进水口引水至主管，变径管式的主管设计解决了在渠道常水位与田面高差较小时(小于20cm)，仅靠较小的毕托管差压，通过分流支管的流量较小，田间放水口门流量与水表读数的比值高，易导致计量精度不高的问题；与主管的尾管段6端部连接的接头为45°弯头7，即从图1中可看出45°弯头的圆弧段8与水平面的夹角为45°，且45°弯头7的出水口截面9最高点在垂直方向上与主管的尾管段6上部平齐，出水口截面9与水平面夹角为0～30°，本实用新型适用范围广，测量精度更高，能够保证满管出流，减少水流阻力，使水流更加通畅。

通常，实施例中所述主管道的尾管段6与直管段2的管径之间的比值为0.6-1.0。可以根据渠道常水位与田面高差情况，合理选择不同的比值，渠道常水位与田面高差大时，通常大于50cm时取大值，渠道常水位与田面高差小时，一般小于20cm取小值，例如取值可以为0.6、0.7、0.8或1.0等。

为了便于根据设计灌水量开启和关闭，在现有设计中，会在进水口后设置的与流量主管的管径吻合的微型闸门11。为了进一步优化设计，本实施例在所述主管的进水口后部加设一个与主管吻合度好的微型拦污栅12，微型拦污栅12和微型闸门11前后排布，微型拦污栅12位于迎向水流的前方，共同放置在主管进水口后部的垂向槽口1内，在主管进水口后部具有垂向槽口1(即主管的上半部开槽)，微型闸门11和微型拦污栅12相加的厚度与垂向槽口1的宽度一致，微型拦污栅12起到过滤的作用，防止杂草、杂物进入堵塞本量水计。

参见图2和图3，当现有的微型闸门11，设计成上部方形、下部圆形的插板结构时，本实施例中的所述微型拦污栅12则设计为具有与微型闸门11一致的呈上部方形、下部半圆形的外部形状，其上部方形为方形板件和栅栏，下部半圆形是栅栏，半圆形的栅栏可以是通过垂向的栅栏条在底部通过φ4mm的钢筋12-2连接成整体而形成，更具体的实现结构方案可以是采用φ4mm的钢筋12-1作为栅栏条，钢筋间距40mm，上部方形与下部半圆形固连成整体构成微型拦污栅12。插板的半圆形下部的尺寸及微型拦污栅12的半圆形栅栏的尺寸均与主管的管径吻合，插板的方形上部及微型拦污栅12的方形板件都与槽口卡接，之后插板的方形和半圆形部分共同对主管的内径形成遮挡，遮挡面积随着闸门的向下运动逐渐增加，实现流量控制，直至完全遮挡形成流量关闭，而微型拦污栅12的栅栏始终位于管道内部形成对杂草杂物的阻挡。但微型闸门11的具体结构不限于此，其他能够实现灌水量开启和关闭的结构形式均可，因此微型拦污栅12的外形也随之可以有多种变换形状，只要可以实现阻隔杂草、杂物作用的结构形式均适用。此外，在微型闸门11和微型拦污栅12的上端部均可以开设提拉闸门把手孔10，通过提拉闸门把手孔10可以为微型闸门11和微型拦污栅12增加把手，更便于操作。

从材质上来说，所述微型拦污栅的方形板件13可以采用PVC板制作，其栅栏选用细钢筋制作而成。其他常规的能满足使用环境需要的材料也可选用。

作为本实施例的优选设计方案，所述水平支管上安装的水表4选用小口径的水车式水表或超声波水表或者电磁水表。特别是优选采用水车式水表，该水表防堵性能优异，能防止水中泥沙和杂草的缠绕，适用含少量杂草和小颗粒固体的水，广泛应用于农业灌溉用水和污水处理等场合的计量。

如图1和图4所示，为了长期保护水表4安全稳定运行，根据水表4的外形尺寸，仅在水表4的外部安装全封闭专用微型水表箱14。水表4置于全封闭专用微型水表箱14内，与水表4连接的分流支管3穿出全封闭专用微型水表箱14，分流支管3与全封闭专用微型水表箱14采用填料16进行密封处理，例如在分流支管3与全封闭专用微型水表箱14之间的间隙处使用玻璃胶或油麻作为填料16来密封；进一步地为了维修方便，还可以为全封闭专用微型水表箱14设计箱盖15等便于检修查看的结构；该全封闭专用微型水表箱14，结构合理，采取工厂化整体制作，方便快速安装施工。其中，所述全密闭专用微型水表箱选用PVC、玻璃钢、陶瓷或砼等材料预制，并且当全密闭专用微型水表箱的材质为C30砼预制时，全密闭专用微型水表箱的壁厚设为30mm，其材质为陶瓷时，壁厚为10mm，其材质为PVC时，壁厚为5mm，而全密闭专用微型水表箱的壁厚的通常设置范围是5-30mm。

与本实用新型的技术原理较相似的设计为农用分流式流量计。农用分流式量水计以文丘利(Venturi)管为主管，在其喉管部位接一分支管，分支管的进口设在主管上或与上游水位相连，支管中间安装水表。量水计主管的压差与支管的压差是相同的，此压差(H)与量水计的主管流量(Q)和支管流量(q)的平方均成正比。量水计的主管流量与支管流量的比值M在一定压差范围内是常数，与压差大小无关。由水表测得的支管过水量乘以M值即为主管的总过水量。

本实用新型的技术原理如下：

通过某一过水断面中水量对于某一固定有压管道断面，过水断面面积S为已知常数，欲求Q_t，只需求出即可。由水力学可知，在圆管道水流断面上，各点流速不等，但流速分布有规律可循，如果能够找到过水断面的一个点，该流速可代表整个圆断面的平均流速的话，那么，只要测试量出该点的流速，就可计算出流过该管道的流量。

1.均速点位置的确定：

水力学告诉我们，在管道内的流体流速分布状态有层流和紊流两类，流体的速度分布状态与流体的粘度、管径、速度有关，通常用雷诺数Re来表征流体的流动状态。当Re≤2320时为层流，Re远大于2320时为紊流。由大量事实表明，圆管道的流速分布多是紊流状态。紊流状态可用流体力学中的尼古拉兹经验公式表示：

式中：U(r)——圆管道内任一点的流速；

Vc——圆管道内中心轴上的流速；

R——圆管道的半径；

r——被测点到圆轴中心的距离；

n——管道流体的雷诺数指数。

通过对公式(1)的面积分，再除以圆面积，即可求出平均流速

通常，紊流管道的雷诺数都大于5000，由尼古拉兹实验数据或按有关公式计算，n值大约在7-11之间，于是可得y大约在0.25R，当然这是对光滑管道推导。对粗糙管道，由于在管壁处具有更大切力，它将阻止更多的流体流动。即一定的雷诺数，粗糙度增大时，速度分布曲线则变得稍尖些，y值可能增大。同样，一定的粗糙度条件下，雷诺数增大，y值减小，在一些标准中，以n＝7代入(3)式，y＝0.242R作为平均流速点的位置，即测得管道内壁为管道的0.121D₀处的流速，作为断面平均流速就可计算出过水断面A的流量Q。

2.量水原理

由水力学可知：在输水管道直线段的恒定流中，两过水断面A、B流量相等，两过水断面能量方程为：

主管流量公式为：

式中：h_AB——AB两点间的压差值；

D——尾管段直径；

为收缩率；

μ——流量系数，由试验确定。

分流支管流量公式为：

式中：h_AB——AB两点间的压差值；

ε_支——支管总局部水头损失系数；

d——支管水表公称直径。

由式(2)、(3)得出，流量比为：

式中D、d、ρ均为常数，μ为与D、d、ρ相关的常数。如果ε支保持常数不变，则流量比m亦为常数。

式中：W——量水计在t时段内的过水总量；

w——水表在t时段内的过水量，即为通水前后水表两次读数差值。

由式(5)可以得出：在同一时段内量水计的过水总量与水表过水量成正比，与供水压差无关。此即为该量水计的量水原理。

该量水计原理可靠，不受流速限制，放大比值M在一定压差范围内是常数，与压差大小无关，测流范围大，量水精度高；计量表安装在旁路上，结构简单，阻力件小，水头损失小，不影响主管流量，流通能力大，不消耗能源；不受温度、电导率、粘性等物理参数影响，适应各种管径的输水管道安装，灵敏度高；制作工艺简单，操作安装方便，维护检修工作量小，造价低。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本实用新型的保护范围之内。