专利名称：农田排水收集计量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于农业环境保护领域，具体涉及一种新型农田排水收集计量装置。
背景技术：
农田排水带来的面源污染已成为我国乃至全世界水环境质量难以改善的重要原 因，如何准确有效计量农田排水是农田面源污染管理的关键环节。现有的农田排水计量方 法主要有两种一种是利用单个水表计量农田区块排水，该方法对计量小流量农田排水较 为有效，但是对于大暴雨或者农田季节性大量排水时却不适用，并且容易出现田间杂草堵 塞影响计量准确性问题；另一种是采用流量堰(三角堰或梯形堰等)，该方法主要适用于单 次计量较大量流量实地排水，但是难以计量排水累计流量，尤其是对夜间降雨排水的计量 监测难度较大，目前有记忆功能的流量堰有一些使用报导，但是由于价格较高等问题，没有 得到大范围推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种根据农田排水的不稳定性而设计的农田排 水收集计量装置，利用该装置能够比较准确的计量农田排水，同时通过水质监测能得到基 于流量平均的农田排水水质数据，有利于农田水肥管理优化。为了解决上述技术问题，本发明提供一种农田排水收集计量装置，包括方形的容 器，在容器内设有分离隔板，从而将容器分隔成收集容器和计量用容器；在收集容器内设置 排水收集组件，在计量用容器内设置排水计量组件；排水收集组件包括设置于收集容器内的2块相互平行的隔板I和隔板II，从而将 收集容器分隔成大小相同的空格I、空格II和空格III，在收集容器的侧面设有与空格I相 连通的进水口，在进水口处设置筛网I，在隔板I的底部设有过水口 I，所述隔板II的顶端 与进水口的底端相齐平，在隔板II上设有过水口 II ；利用过水口 I，空格I内的水流向空格 II ；利用过水口 II，空格II内的水流向空格III ；排水计量组件包括底端等高的大过水管和小过水管，在分离隔板上设有底端等 高、且均与空格III相连通的大过水孔和小过水孔，大过水管与大过水孔密封相连，小过水 管与小过水孔密封相连；在大过水管上设有大水表，在小过水管上设有小水表；在计量用 容器的侧壁上设有用于排水的通孔。作为本发明的农田排水收集计量装置的改进大过水管的内径=大过水孔的孔 径，小过水管的内径=小过水孔的孔径；且大过水管、大过水孔、小过水管和小过水孔的底 端均等高；小过水管的底端距离计量用容器的底面为4 8cm。作为本发明的农田排水收集计量装置的进一步改进在过水口 II上设有筛网II ； 筛网II的孔径小于筛网I的孔径。作为本发明的农田排水收集计量装置的进一步改进隔板I的底端与收集容器的 底面留有空隙，间隙形成过水口 I。
作为本发明的农田排水收集计量装置的进一步改进在容器的上方设置笼罩收集 容器和计量用容器的上盖板。作为本发明的农田排水收集计量装置的进一步改进计量用容器的容积是收集容 器容积的1.8/3 2. 2/3。作为本发明的农田排水收集计量装置的进一步改进在大过水管的出口处连接一 个上翻的L型直角弯头。在本发明中，大过水管和小过水管的底部等高，大过水管接大水表，大水表出水口 连接一个上翻的L型直角弯头，设置该L型直角弯头作用有两个1、保证小流量排水时，水 流不经过大水表所在的大过水管；2、保证大流量排水时，大水表处于满流状态，带动大水表 内旋翼旋转，从而保证准确计量。一般来说，大水表内径为100mm，小水表内径为40mm。在本发明中，筛网I的孔径为5mm，筛网I的作用主要是防止水生生物、杂草以及田 间蛇蛙类进入本发明的装置；筛网II的孔径3mm，筛网II的作用主要是防止水流过程中大 悬浮颗粒物堵塞水表。在本发明中，由于隔板II的存在以及隔板II的顶端与进水口的底端平行，使得空 格I、空格II中的水不断与农田排水进行混合置换，其中水样的浓度代表的是自某一次降 雨径流田间观测试验开始以后的时间段内的平均体积流量的流失浓度，该流失浓度与流量 的乘积即为流失负荷。本发明的农田排水收集计量装置，能灵活有效的实现双流量农田排水收集计量， 同时可获取基于流量平均的农田排水水质数据。本发明的装置具有结构简单合理、排水流 畅、计量效果好、成本低、推广价值高等特点。利用本发明的装置可准确有效地计量农田排水，从而得到准确可靠的监测数据， 为农田水肥管理提供技术支持。本发明的农田排水收集计量装置具有以下优点和效果1)、在进水口处设置的筛网I对农田排水中的枯草、浮游生物等容易堵塞水表的 杂质进行阻截，保证后面水流的稳定、水管的畅通以及水表的正常工作；2)、上流式进水(空格I内的水流向空格II)可使装置里的水达到充分混勻，防止 了短流现象，防止污泥的沉积从而防止装置的堵塞；3)、采用大小管双流量计量，既能计量农田小流量排水，又能计量农田大流量排 水，提高了计量的准确性；4)、通过水质监测，可以得到基于流量平均的农田排水水质监测数据。具体如下 隔板II的存在使得空格I、空格II中的水不断与农田排水进行混合置换，其中水样的浓度 代表的是自某一次降雨径流田间观测试验开始以后的时间段内的平均体积流量的流失浓 度，该流失浓度与流量的乘积即为流失负荷。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图1是本发明的农田排水收集计量装置的俯视局部剖的示意图(去除了上盖 板)；图2是图1中的A-A剖的示意图3是图1中的B-B剖的旋转后的剖视示意图；图4是小流量时，本发明与“流量堰+FPlOl流速计”计量农田排水的比较图；图5是大流量时，本发明与“流量堰+FPlOl流速计”计量农田排水的比较图。
具体实施例方式图1 图3结合给出了一种农田排水收集计量装置，包括一个长方形的容器，在该 长方形的容器内设有分离隔板9，从而将容器从左至右地分隔成计量用容器1和收集容器 100。在收集容器100内设置排水收集组件，在计量用容器1内设置排水计量组件；排水收集组件包括设置于收集容器100内的2块相互平行的隔板17和隔板 118 ( S卩，隔板17的两端分别与收集容器100的前后侧面相连，同理，隔板118的两端分别与 收集容器100的前后侧面相连)，从而将收集容器100分隔成体积大小相同的空格16、空格 113和空格1112，S卩，空格16、空格113和空格III2等长、等宽、等高(即等深度)。计量用 容器1的容积是收集容器100容积的2/3，即，计量用容器1的长度=2倍空格III2的长 度，计量用容器1的宽度=空格III2的宽度，计量用容器1的深度=空格III2的深度。在收集容器100的前侧面设有与空格16相连通的进水口 4，在进水口 4处设置筛 网15，筛网15的作用是起到过滤从进水口 4流入到空格16内的水。隔板17的底端与收 集容器100的底面22之间留有空隙，该间隙就自然形成了过水口 119 ；利用过水口 119，空 格16内的水流向空格113。隔板118的顶端与进水口 4的底端相齐平，在隔板118上设有 过水口 1120;利用过水口 1120，空格113内的水流向空格1112。在过水口 1120处设有筛 网1121，筛网1121的作用是起到过滤从空格113流入到空格III2内的水。设置上述隔板 118是为了保证能取到基于流量平均的水样。隔板17的顶端高于进水口 4的顶端，过水口 119的顶端(即隔板17的底端)低 于进水口 4的底端；过水口 1120的顶端高于过水口 119的顶端，进水口 4的底端高于大过 水管18的顶端。排水计量组件包括底端等高的大过水管18和小过水管12，在分离隔板9上设有均 与空格III2相连通的大过水孔10和小过水孔11 ；大过水管18的内径=大过水孔10的孔 径，小过水管12的内径=小过水孔11的孔径；且，大过水管18的内径>小过水管12的内 径(一般，大过水管18的内径是小过水管12的内径的2 3倍)。该大过水管18、大过水 孔10、小过水管12和小过水孔11的底端等高，且小过水管12的底端距离计量用容器1的 底面为6cm。大过水管18的一端与大过水孔10密封相连、另一端与上翻的L型直角弯头16 (作 为大引流管)密封相连，在大过水管18上设有大水表17，大水表17用于测量大水表17内 水流的流速。小过水管12的一端与小过水孔11密封相连、另一端与小引流管15 (为水平 直管)密封相连，在小过水管12上设有小水表13，小水表13用于测量小过水管12内水流 的流速。在计量用容器1的侧壁上设有用于排水的通孔14，通孔14靠近计量用容器1的底 部；进水口 4的底端必须高于通孔14的顶端。为了避免灰尘等杂质落入本发明的农田排水 收集计量装置内，因此在整个容器的上方设置笼罩收集容器100和计量用容器1的上盖板； 该上盖板可设计成与收集容器100和计量用容器1转动相连。
本发明的农田排水收集计量装置实际使用时，根据农田沟渠的实际情况调整填埋 深度(即整个容器埋入土内的深度)，从而调整进出水口高度。要求如下进水口 4的底端 与农田里面水沟底相齐平，进水口 4外部可设置挡水区和挡水板，挡水板下端嵌入土面，上 端高度根据作物灌水田面深度要求设定，通孔14的底端高于农田外沟渠水面。实际工作过程如下1)、农田排水依次通过进水口 4和筛网15流入空格16内，利用筛网15的过滤，农 田排水中的枯草、浮游生物等容易堵塞水表(包括大水表17和小水表13)的杂质被阻截， 保证了后面水流的稳定及水表的正常工作。2)、从空格16到空格113采用上流式进水，这是充分考虑了水的流态和本发明装 置的结构特点而设计的。使空格16内的水流从位于隔板17下方的过水口 119流入到空格 113内，这样可使装置内的水达到充分混勻，防止了短流现象，从而防止由于污泥的沉积而 导致的整个装置堵塞现象的出现。3)、在隔板118上设置的筛网1121，筛网15的作用是起到过滤从空格113通过过 水口 1120流入到空格III2内的水的作用，这样，进一步保证了水流的稳定及水表的正常工作。由于隔板118的顶端与进水口 4的底端相齐平，因此该隔板118能保证取到基于 流量平均的水样。4)、由于大过水管18和小过水管12的底部等高(两者均靠近计量用容器1的底 面)，且大过水管18的尾端连接向上翻起的L型直角弯头16，而小过水管12的尾端连接水 平直管(即小引流管15)；所以可以实现排水流量大时，水往大过水管18排出，由大水表17 计量；流量小时，由于大过水管18的出水口较水面高，因此水往小过水管12流，由小水表 13计量。从而不但能实现更好的计量，还可以防止短流的发生。5)、计量用容器1内的水最后从通孔14排出，流入农田水渠。为测试本发明的有效性，发明人于2010年3月4日(日降雨量35mm，降雨历时 45min)和2010年3月5日(日降雨量60mm，降雨历时60min)做了本发明与“流量堰+FPlOl 流速计”在计量农田排水方面的比较研究(研究用的对比农田的地理环境基本一致，从而确 保了可比性)。研究结果表明，不论在大排水量条件下，还是在小排水量条件下，本发明对农 田排水的计量与“流量堰+FPlOl流速计”基本一致，计量时间段内趋势较为接近，大排水量 下单场降雨径流累计排水量误差为9. 28% (如图5所示)，而小排水量下误差仅为5. 42% (如图4所示)。注1、“流量堰+FPlOl流速计”计量法采用流速计显示值与流量堰过水面积的 乘积获得；2、降雨开始时间与产流发生时间不同步，产流时间滞后降雨时间，产流后每隔 5min观测一次。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明 不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种农田排水收集计量装置，其特征是包括方形的容器，在容器内设有分离隔板 (9)，从而将容器分隔成收集容器(100)和计量用容器(1)；在收集容器(100)内设置排水 收集组件，在计量用容器(1)内设置排水计量组件；所述排水收集组件包括设置于收集容器(100)内的2块相互平行的隔板1(7)和隔板 11(8)，从而将收集容器(100)分隔成大小相同的空格I (6)、空格II (3)和空格111 )，在 收集容器(100)的侧面设有与空格I (6)相连通的进水口 0)，在进水口(4)处设置筛网 I (5)，在隔板I (7)的底部设有过水口 I (19)，所述隔板II (8)的顶端与进水口(4)的底端 相齐平，在隔板II (8)上设有过水口 11(20)；利用过水口 I (19)，空格I (6)内的水流向空格 11(3)；利用过水口 II (20)，空格II (3)内的水流向空格111(2)；所述排水计量组件包括底端等高的大过水管(18)和小过水管(12)，在分离隔板(9)上 设有底端等高、且均与空格111( 相连通的大过水孔(10)和小过水孔(11)，所述大过水 管(18)与大过水孔(10)密封相连，小过水管(1 与小过水孔(11)密封相连；在大过水管 (18)上设有大水表(17)，在小过水管(12)上设有小水表(13)；在所述计量用容器(1)的 侧壁上设有用于排水的通孔(14)。
2.根据权利要求1所述的农田排水收集计量装置，其特征是所述大过水管(18)的内 径=大过水孔(10)的孔径，所述小过水管(1 的内径=小过水孔(11)的孔径；且大过水 管(18)、大过水孔(10)、小过水管(12)和小过水孔(11)的底端均等高；所述小过水管(12) 的底端距离计量用容器(1)的底面为4 8cm。
3.根据权利要求1或2所述的农田排水收集计量装置，其特征是在过水口II 00)上 设有筛网II ；所述筛网II 的孔径小于筛网1(5)的孔径。
4.根据权利要求3所述的农田排水收集计量装置，其特征是隔板I(7)的底端与收集 容器(100)的底面02)留有空隙，所述间隙形成过水口 1(19)。
5.根据权利要求4所述的农田排水收集计量装置，其特征是在容器的上方设置笼罩 收集容器(100)和计量用容器(1)的上盖板。
6.根据权利要求5所述的农田排水收集计量装置，其特征是所述计量用容器(1)的 容积是收集容器(100)容积的1. 8/3 2. 2/3。
7.根据权利要求6所述的农田排水收集计量装置，其特征是在大过水管(18)的出口 处连接一个上翻的L型直角弯头(16)。
全文摘要
本发明公开了一种农田排水收集计量装置，包括方形的容器，在容器内设有分离隔板(9)，从而将容器分隔成收集容器(100)和计量用容器(1)；在收集容器(100)内设置排水收集组件，在计量用容器(1)内设置排水计量组件；排水收集组件包括大小相同的空格I(6)、空格II(3)和空格III(2)；排水计量组件包括底端等高的大过水管(18)和小过水管(12)，大过水管(18)和小过水管(12)均与空格III(2)密封相连通；在大过水管(18)上设有大水表(17)，在小过水管(12)上设有小水表(13)；在计量用容器(1)的侧壁上设有用于排水的通孔(14)。利用该装置能够比较准确的计量农田排水。
文档编号G01F7/00GK102062624SQ201010520499
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者刘瑾, 叶玉适, 梁新强, 聂泽宇, 陈英旭, 顾佳涛 申请人:梁新强, 浙江大学
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