一種城市硬化路面地表徑流測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種城市硬化路面地表徑流測量儀，屬于測量設備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著城市化水平的提高和經濟的高速發展，雨水資源大量流失、雨水徑流污染嚴重、城市洪災風險加大、水土流失加劇、地下水位下降、地面下沉等城市雨水造成的問題就愈發凸現出來。為有效利用城市降雨，解決生態環境等問題，研究城市地表產流問題是必不可少的。目前城市地表徑流產流模型已有較深入的研究，但對城市不同下墊面地表產流過程的模擬還比較粗略。在研究城市降雨相關問題時，對城市不同硬化路面地表產流量、入滲量等數據主要是先通過一些假定，將實際問題簡化后，利用產流模型或經驗公式進行計算得到，這使得所研究問題的結果與實際情況產生較大誤差，而通過儀器來較精確測量某一面積上地表徑流量、入滲量等數據的方法還寥寥無幾。因此，設計一種測量城市硬化路面降雨一地表產流量的測量儀器具有現實意義。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠較精確的反映城市硬化路面實際徑流產流情況的城市硬化路面地表徑流測量儀；進一步地，本發明提供一種巧妙利用杠桿放大原理，使產流量的測量變化更加直觀明顯，測量值更加準確，測量結果真是可靠的城市硬化路面地表徑流測量儀；更進一步地，本發明提供一種成本低廉的城市硬化路面地表徑流測量儀。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
一種城市硬化路面地表徑流測量儀，其特征在于:包括:地表徑流收集裝置、地表徑流量測量裝置、徑流記錄裝置和外殼；所述地表徑流收集裝置的出水口與所述地表徑流量測量裝置的入水口相連，所述地表徑流量測量裝置與徑流記錄裝置相連，所述地表徑流收集裝置的進水口設置于所述外殼外部，所述地表徑流收集裝置的出水口、地表徑流量測量裝置和徑流記錄裝置均設置于所述外殼內部；所述地表徑流收集裝置包括用于收集地表徑流的集水槽，所述集水槽通過導流斜坡與導流器相連，所述導流器與所述地表徑流量測量裝置相連通，所述地表徑流量測量裝置包括與所述導流器的出水口相連通的儲水箱，所述儲水箱設置于彈簧支座的中心，所述儲水箱的側壁與所述徑流記錄裝置相連，所述徑流記錄裝置包括通過固定軸與所述儲水箱的側壁相連的杠桿，所述杠桿的中心可繞垂直軸轉動，所述杠桿的兩端均設置由橫向卡槽，所述固定軸穿過位于所述杠桿右側的橫向卡槽后與所述儲水箱的側壁相連，位于所述杠桿左側的橫向卡槽外設置有豎直卡槽，記錄筆設置于所述豎直卡槽和橫向卡槽內，所述記錄筆的筆尖與轉筒相垂直接觸，所述轉筒上貼有記錄紙，所述轉筒與電動機電相連。
[0005]所述彈簧支座包括用于支撐所述儲水箱的底板，所述底板的下表面與若干均勻分布的彈簧的頂端相連，所述彈簧的底端與所述外殼的底面相連，所述底板與所述彈簧的連接位置還開設有用于穿過支撐桿的通孔，所述彈簧套在所述支撐桿上，所述支撐桿的底端固定于所述外殼的底面上。
[0006]儲水箱固定在底板的形心處。
[0007]所述底板的形狀包括正方形。
[0008]所述通孔的直徑大于所述支撐桿的直徑，所述支撐桿的長度為所述彈簧的長度的2?3倍。
[0009]所述集水槽的底板表面是均勻平鋪的需要模仿的硬化路面材質。
[0010]所述硬化路面材質包括水泥。
[0011]所述導流器為漏斗形，所述漏斗形的出水口靠近所述儲水箱的底面設置。
[0012]所述杠桿處于水平位置時，所述固定軸到所述垂直軸中心的長度與所述記錄筆到所述垂直軸中心的長度之比至少為1:3。
[0013]所述集水槽的下表面由支架固定。
[0014]電動機帶動轉筒做勻速轉動。
[0015]外殼罩住除集水槽和支架外的其余所有部分。
[0016]所述固定軸為滑輪，所述滑輪上設置有與所述橫向卡槽活動連接的固定裝置。
[0017]本發明將匯集的地表徑流由導流器直接導入又從漏斗緩慢流入長方體容器(即儲水箱)內，以克服水流進入容器(即儲水箱)時對彈簧的沖力，減小測量誤差，隨著地表徑流量的增加彈簧承受的重力增大，彈簧逐漸被壓縮，彈簧壓縮量與所承受重力成正比。記錄裝置有一部分固定在容器壁(即儲水箱)外，通過杠桿原理將彈簧壓縮量以相應比例放大，杠桿兩端都有一帶滑輪的滑槽(即橫向卡槽)，記錄筆與豎直卡槽和橫向卡槽固定在一起，以滿足方筒(即儲水箱)在下降過程中，使豎直卡槽取杠桿豎直位移，使記錄筆一直與轉筒接觸，負責繪圖。轉筒由電機帶動，勻速轉動。
[0018]本發明提供的一種城市硬化路面地表徑流測量儀，根據城市硬化路面下滲量少，產生徑流量較大，便于收集的特性，設計測量具有一定代表性面積上地表徑流量以推求整個城市或某一區域在一場降雨過程中產生的地表徑流量，進而可以分析如何正確收集并利用這些徑流量，以減少城市地表徑流對水體帶來的污染以及對城市交通等生活方面的不利，和提高雨水利用率；漏斗形的出水口靠近所述儲水箱的底面的設置，是為了緩沖水束聚下對彈簧的干擾，使水流能平緩進入容器，減小誤差；記錄筆是根據杠桿原理，令支點(即垂直軸的中心)靠近收集裝置(即儲水箱)，從而可以放大徑流量信號，使記錄筆在記錄紙上畫出的圖更加準確；杠桿的放大原理的設置，因為在產生的地表徑流量較小時，彈簧壓縮量小，在記錄紙上畫出的圖形較小，不便于分析計算且精確度不高，利用杠桿將彈簧壓縮量放大后，畫出的圖更加準確；豎直卡槽的設置，因為杠桿在豎直平面內繞支點轉動時，兩端為圓弧形，而收集裝置和紙筒是固定不動的，所以利用豎直卡槽取杠桿的數值位移；電動機的設置，以滿足勻速轉動轉筒，帶動記錄紙旋轉且其轉動時間能夠滿足北方地區一場降雨時間；彈簧支座的設置，應用彈簧在一定范圍內的伸縮量與所受力成正比，類似于將稱重裝置運用到感應地表徑流重量的系統中，能夠較精確的反映實際情況。
[0019]本發明提供的一種城市硬化路面地表徑流測量儀，可直接量測得到地表產流量數據、產流歷時和降雨-產流變化過程，然后依據蒸發皿測得的蒸發量數據，利用水量平衡方程即可計算出某一下墊面的入滲量數據，這可為研究城市雨水利用、排雨管網設計、城市水文循環等問題提供精確、可靠的數據。因此，本發明在研究城市雨水問題時具有很實際的應用價值，其應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明中外殼的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0022]如圖1~2所示，一種城市硬化路面地表徑流測量儀，其特征在于:包括:地表徑流收集裝置1、地表徑流量測量裝置2、徑流記錄裝置3和外殼4 ;所述地表徑流收集裝置I的出水口與所述地表徑流量測量裝置2的入水口相連，所述地表徑流量測量裝置2與徑流記錄裝置3相連，所述地表徑流收集裝置I的進水口設置于所述外殼4外部，所述地表徑流收集裝置