一种超声自动测流量的抽水试验堰箱的制作方法

本实用新型属于水文地质勘探技术领域，特别是一种采用超声自动测流量的抽水试验堰箱。

背景技术：

水文地质勘探中，抽水试验作为一种主要的勘探手段，有着其他勘探方法难以替代的作用。通过水文地质抽水试验，可以直接测定含水层的富水程度并评价井孔的出水能力，确定含水层的水文地质参数(K、T、μ等)。

水文地质抽水试验中，需要采用堰箱连续测量抽出的地下水流量。现在基本是人工定时采用钢尺来测定流量参数值，并且采用温度计测量水温、气温，再根据三角堰流量计算公式计算得到地下水流量值。抽水试验往往要使用堰箱连续测量出水量72小时左右，甚至更长。工作人员需要连续熬夜坚持、非常辛苦，耗费大量的人力成本。并且抽水试验前期读取流量参数的时间间隔短(间隔最短5秒)，人工测量时间仓促，往往造成测量数据不准确，从而影响抽水试验的结果。

如何克服现有技术所存在的不足已成为当今水文地质勘探技术领域中亟待解决的重点难题之一。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种超声波自动测流量的抽水试验堰箱，并可同时测定实时的水温和气温。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种超声自动测流量的抽水试验堰箱，包括箱体、位于箱体尾部的自动测量装置和防扰动桶；所述箱体内部依次设有上置挡水板、上开孔隔板、下开孔隔板和三角堰板；所述自动测量装置安装在防扰动桶上端。

其中，所述自动测量装置包括上部圆柱体和下部圆柱体，上部圆柱体直径比下部圆柱体直径大5-10cm；上部圆柱体顶部设有微处理器、显示装置和数控装置，下部圆柱体底部设有超声波测水深装置、水温测试装置和气温测量器，侧壁上设有卡扣。

其中，所述超声波测水深装置和气温测量器高于箱体高度；所述水温测试装置高度能够通过常见的伸缩杆结构进行调节，以进入水中实时测量水温。

其中，所述超声波测水深装置、气温测量器和水温测试装置的信号输出端分别与微处理器相连；所述显示装置和数控装置分别与微处理器相连；所述微处理器包括数据处理模块、数据存储模块和无线传输模块。超声波测水深装置、气温测量器和水温测试装置电连接至微处理器，微处理器数据处理模块处理后将时间、流量、水温、气温等信息通过显示装置显示；堰箱的规格参数和采集数据时间间隔等参数可通过数控装置上的按键输入，也能够通过手持终端连接无线传输模块输入；数据存储模块可将数据储存，并利用无线传输模块将数据实时传输至手持终端。

其中，所述防扰动桶包括两个直径相同的竖圆管和横圆管；横圆管外端为进水口，管壁封闭，位于堰箱底部；竖圆管顶端高出箱体15-25cm，高出箱体的部分管壁上设有开孔，用于保持防扰动桶内气压稳定，其余部分管壁封闭。

其中，所述防扰动桶的竖圆管内壁顶端留有一个以上的卡槽，用于与自动测量装置上的卡扣相连接；卡槽设在防扰动桶上端，卡扣设在自动测量装置上，自动测量装置卡扣对准卡槽插入防扰动桶，略微旋转后卡扣与卡槽固定。

其中，所述箱体的前壁上设有进水接口，进水接口为圆柱形，内口与的前壁齐平。

其中，所述上置挡水板上端与箱体等高，下端距离堰箱底部0.1-0.3m，距离箱体前壁0.1-0.3m；所述上开孔隔板上端与箱体等高，距离上置挡水板0.1-0.3m，上部2/3开孔，下部1/3不开孔；所述下开孔隔板上端与箱体等高，距离上开孔隔板0.1-0.3m，下部2/3开孔，上部1/3不开孔；上开孔隔板和下开孔隔板上的开孔为等距离排列的圆孔，孔径为8-16mm。

其中，所述三角堰板为直角三角堰板。

有益效果：

1、通过设置上置挡水板、上开孔隔板、下开孔隔板、防扰动桶多重处理，有效减小堰箱内和扰动桶内液位波动幅度，极大地提高了测量的稳定性和精度。

2、利用超声波自动测量装置，自动测量记录数据，并可通过无线传输模块与手持终端之间实时传输数据，测量准确度高，使用方便。

3、可同时测定流量、水温和气温。

4、自动测量装置与防扰动桶通过卡扣连接，便于拆卸，结构简单，使用方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的自动测量装置结构示意图。

图3是本实用新型的防扰动桶结构示意图。

图4是本实用新型的自动测量装置下部卡扣位置示意图。

图5是本实用新型的上开孔隔板结构示意图。

图6是本实用新型的下开孔隔板结构示意图。

图7是本实用新型的三角堰板结构示意图。

具体实施方式

如图1至7所示，本装置包括箱体1、位于箱体1尾部的自动测量装置7和防扰动桶5；箱体1内部依次设有上置挡水板2、上开孔隔板3、下开孔隔板4和三角堰板6；自动测量装置7安装在防扰动桶5上端。

箱体1呈长方体，由不锈钢焊接而成，箱体1的尺寸根据实验过程中近三角堰板6水流断面的流速趋近零为原则而定制。

三角堰板6是直角三角堰板，豁口长度为0.4m，直角边长度为0.28m，三角豁口的长度应跟随箱体1尺寸的调整而进行相应的调整。

上置挡水板2上端与箱体1等高，下部距离箱体1底部0.2m，为不锈钢材质，焊接在堰箱内壁上，与堰板6平行放置。

上开孔隔板3上端与箱体1等高，距离挡水板0.2m，上部2/3开孔，下部1/3不开孔，开孔为圆孔，孔径8-16mm，等距离排列，上开孔隔板3焊接在堰箱内壁上，与三角堰板6平行放置。

下开孔隔板4上端与箱体1等高，距离挡水板0.2m，下部2/3开孔，上部1/3不开孔，开孔为圆孔，孔径8-16mm，等距离排列。下开孔隔板4焊接在堰箱内壁上，与三角堰板6平行放置。

防扰动桶5为L形，由直径相同的竖圆管5a和横圆管5b组合而成，焊接在箱体1的后端一角，防扰动桶5的横圆管5b外端为进水口，管壁封闭，未开孔，位于堰箱底部；防扰动桶5的竖圆管5a顶端高出堰箱15-25cm，高出的部分管壁上留有开孔32， 用于保持防扰动桶5内气压稳定，其余部分管壁封闭；防扰动桶5竖圆管5a顶端以下5-10cm内壁开有3个卡槽31，用于与自动测量装置7上的卡扣23相连接，当自动测量装置7上的卡扣23对准卡槽31插入防扰动桶5，略微旋转后卡扣23与卡槽31固定，从而将自动测量装置7安装在防扰动桶5上端。竖圆管5a外径8-15cm，内径7-14cm，管壁厚0.5cm。

自动测量装置7包括超声波测水深装置24、水温测试装置25、气温测量器26、数控装置22、显示装置21和微处理器20，在自动测量装置7下部外壁上还设有用于与防扰动桶5相连接的卡扣23。其中，超声波测水深装置24和气温测量器26高于箱体高度，水温测试装置25高度可通过常见的伸缩杆结构进行调节；超声波测水深装置24信号输出端与微处理器20相连接，测量水深精度0.1mm；水温测试装置25和气温测量器26的信号输出端与微处理器20相连接。显示装置21可显示时间、流量、水温、气温等信息；堰箱的规格参数、堰板的参数、采集数据时间间隔等参数可通过数控面板22上的按键输入，也可通过手持终端连接无线传输模块输入。微处理器20内设有数据存储装置，将数据按照特定格式(如excel)存储，存储的内容有时间、水深、水温、气温、流量，通过无线传输模块可将测试数据实时传输至手持终端，也可将手持终端设定的参数传输至微处理器20，实现远程操作，使用便捷。

根据测量参数计算流量值公式如下：

其中，Qv表示流量，单位L/s；θ为三角堰板6顶角；g为重力加速度、H_液为测量水深，单位cm；K为三角堰口宽度，单位cm，a为堰箱高度。

根据植入的不同温度下水的密度表，根据测得水温T，微处理器20自动查表检索得到对应温度下的ρ_T，单位t/m³，计算单位时间出水质量的公式如下：

其中，Mv为单位时间出水质量，单位t/h，Qv为流出水的体积，单位L/s。

本申请的工作原理是：根据设定好的时间间隔，超声波测水深装置24测量出液体深度，水温测试装置25测出液体温度，将数据发送至微处理器20，微处理器20内的 数据处理模块按照上述公式计算，将结果显示于显示装置21上，并将数据存储在数据存储模块中，通过无线传输模块将数据实时的传输至手持终端；同时，手持终端也能够将参数通过无线传输模块传输至微处理器20。

采集数据的最小间隔时间为2s。

本实用新型提供了一种超声自动测流量的抽水试验堰箱的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。