一種坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計的制作方法

本實用新型涉及一種流量計，具體涉及一種坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計，屬于水利工程和農學領域。

背景技術：

壤溝流是大氣降水形成的，并通過流域內不同路徑進入河流、湖泊或海洋的水流。壤溝流按形成及流經路徑可分為地表壤溝流、壤中流和地下水流。在同等強度降雨條件下，坡耕地坡度的存在會使坡面的水、土及養分隨壤溝流水向坡下移動，或者通過滲漏、淋失等形式通過土壤剖面下滲到地下水進而運移到受納水體中，造成大量的泥沙遷移及養分流失，導致水體富營養化。因此，準確獲取一定降水時間段內坡耕地壤溝流流量變化信息是坡耕地水土平衡及養分流失等動態研究的基礎。

目前農業水利工程中應用較多的流量測量裝置有水表，但水表在滴水狀態下不轉動、不進行計量，且在小流量情況下，水表表盤雖轉動，但計量數值誤差大；也有利用單個雙側翻斗式測量器計算壤溝流水量的流量計，如張貴龍等（2013）發明的“地表壤溝流自動計量裝置（申請號CN201310243468.9）”，但該裝置翻斗容量較小，在大流量情況下易出現不能及時翻轉的問題；還有以信號檢測為原理的超聲波液體流量計，如日本別莊大介等（2007）發明的超聲波流量計（申請號：CN200780048729.4），但該類裝置要求圓管內液體壓力穩定，且僅在液體流速較大時才能保證測量準確度，由于降雨過程中的壤溝流量變化較大，超聲波流量計難以保證一次降雨過程中的全局精度。另外，由于坡耕地壤溝流中存在泥沙現象，使用普通小型流量計易造成堵塞現象，無法滿足坡耕地壤溝流計量要求。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型提出了一種結構簡單、計量精確、便于安裝實施、可隨著水量的小、中、大變化過程，自動切換計數方式的坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計。

本實用新型采用如下技術方案：

一種坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計，其特征在于：包括多級豎向水管、橫向水管、PLC控制器、以及級數與豎向水管相應的翻斗流量計，所述翻斗流量計分別設于相應級數豎向水管的下方，在前一級的豎向水管底部與其后一級豎向水管頂部通過橫向水管相連，所述橫向水管和豎向水管組合呈臺階狀，便于液體在重力作用下流動；第一級豎向水管頂部與待測水流的坡耕地集水溝相連，最后一級豎向水管底部直接設有翻斗流量計；除了最后一級外所有豎向水管底部均設有換向閥，換向閥能實現該級豎向水管內水流入其下方的翻斗流量計或者通過橫向水管流入其下一級豎向水管，每一級翻斗流量計和所有換向閥均接入PLC控制器，通過PLC控制器可控制換向閥切換來采用不同級數翻斗流量計計數以及是否儲存顯示該級翻斗流量計數據。

作為優選，所述翻斗流量計包括集流槽、雙側翻斗和兩個光電計數器，所述集流槽設于每一級豎向水管底部，用于收集從換向閥流出的水，集流槽底部設有出流孔，采用機械式杠桿原理制作的雙側翻斗設于出流孔下方，雙側翻斗對稱設置，其底部中心處設有一根轉軸，雙側翻斗可繞轉軸自由轉動，兩個光電計數器分別設于雙側翻斗兩端下方。

作為優選，所述雙側翻斗兩端下方分別設有精度調節器，所述光電計數器位于精度調節器頂部，所述精度調節器為可調節其頂部高度的柱體。

作為優選，所述翻斗流量計底部設有帶螺孔的底板，所述精度調節器為一螺桿，所述螺桿上設有兩個螺母，螺桿穿過底板的螺孔，兩個螺母分別位于底板上下將精度調節器固定，通過調節底板上下的精度調節器的兩個螺母，可以實現精度調節器上升或下降從而調節計量精度，所述底板上設有排水孔，所述排水孔即可用于排走雙側翻斗流下來的水，也可用于取水樣。所述雙側翻斗利用機械式杠桿原理制作，靈敏度高。所述精度調節器可根據需要調節不同的精度。

作為優選，所述翻斗流量計有2-8級，所述多級翻斗流量計采用不同大小規格組合使用，所述換向閥為雙向活動壓力閥，其大小與相應的翻斗流量計相匹配。

本實用新型的有益效果是：

1．能夠根據水量的小、中、大變化過程，自動切換計數方式，既能精確計量出滴水狀態下的水量，又能計量出大流量下的水量，適用范圍廣，實用性強。

2. 利用機械式杠桿原理，翻斗流量計的精度調節器可調節不同的精度，最低精度1L，最高精度可達5ml。

3. 采用機械式計數方式，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量要求，也適用于雨量不大時的地表壤溝流測量。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖1中，1-橫向水管，2-雙向活動壓力閥，3-翻斗流量計，4-雙側翻斗，5-精度調節器，6-排水孔，7-豎向水管，8-集流槽，9-光電計數器，10-轉軸，11-底板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。圖中，水管，雙向活動壓力閥2，翻斗流量計3，雙側翻斗4，精度調節器5，排水孔6。

參見圖1，本實用新型包括水管，雙向活動壓力閥2，翻斗流量計3。所述水管分為橫向水管1和豎向水管7，所述雙向活動壓力閥2位于橫向水管1與豎向水管7交叉處，所述翻斗流量計3位于雙向活動壓力閥2下端。

參見圖1，水管呈臺階狀，便于液體在重力作用下流動。

參見圖1，所述翻斗流量計3包括集流槽8、雙側翻斗4和兩個光電計數器9，所述集流槽8上部用于收集從雙向活動壓力閥2流出的水，集流槽8底部設有出流孔，采用機械式杠桿原理制作的雙側翻斗4設于出流孔下方，雙側翻斗4對稱設置，其底部中心處設有一根轉軸10，雙側翻斗4可繞轉軸10自由轉動，兩個光電計數器9分別設于雙側翻斗兩端下方。

所述雙側翻斗4兩端下方分別設有精度調節器5，所述光電計數器10位于精度調節器5頂部，所述精度調節器5為可調節其頂部高度的柱體。

翻斗流量計3底部設有帶螺孔的底板11，所述精度調節器5為一螺桿，所述螺桿上設有兩個螺母，螺桿穿過底板11的螺孔，兩個螺母分別位于底板11上下將精度調節器5固定，通過調節底板11上下的精度調節器的兩個螺母，可以實現精度調節器上升或下降，所述底板11上設有排水孔6，所述排水孔6即可用于排走雙側翻斗4流下來的水，也可用于取水樣。所述雙側翻斗4利用機械式杠桿原理制作，靈敏度高。所述精度調節器可根據需要調節不同的精度。翻斗流量計3可選擇大、中、小三種不同規格。

參見圖1，雙向活動壓力閥2根據下端所接翻斗流量計3的規格，可選擇大號雙向活動壓力閥、中號雙向活動壓力閥兩種型號對應安裝。

本實用新型的工作流程如下：

降雨開始時，壤溝流量較小，進入水管的水呈滴水狀態，此時水壓小，大號雙向活動壓力閥和中號雙向活動壓力閥均未打開，大號翻斗流量計支路和中號翻斗流量計支路關閉，小水流匯入小號翻斗流量計進行計數；隨著時間的增加，降雨量逐漸增大，壤溝流量也隨之增大，此時水壓增大，大號雙向活動壓力閥未打開，大號翻斗流量計支路關閉，中號雙向活動壓力閥打開，中號翻斗流量計支路打開，水流匯入中號翻斗流量計進行計數；當降雨量持續增大，水壓增大時，大號雙向活動壓力閥打開，中號雙向活動壓力閥關閉，水流匯入大號翻斗流量計進行計數；當降雨快要結束，雨量再次減小時，大號雙向活動壓力閥和中號雙向活動壓力閥均關閉，水流匯入小號翻斗流量計進行計數……所有水量計數為三支路計數之和，以此來實現高精度測量。

本實用新型的功能如下：一種坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計結構簡單、計量精確、便于安裝實施；能夠根據水量的小、中、大變化過程，自動切換計數方式，既能精確計量出滴水狀態下的水量，又能計量出大流量下的水量，適用范圍廣，實用性強；采用機械式計數方式，有效避免電子潮濕問題，不易損壞，使用壽命長。

本實用新型的保護范圍并不限于固定大小的坡耕地壤溝流組合式翻斗流量計構件，通過改變相應的參數就可以滿足更多的需求。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行某些結構尺寸以及部件數量的改動而不脫離本實用新型的范圍和精神。倘若這些改動屬于實用新型權利要求及其等同技術的范圍內，則實用新型的意圖也包含這些改動在內。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。