一种渠道定量配水装置及其配水方法与流程

1.本发明涉及水的分配技术领域，具体来说，是一种通过在渠道内设置定量配水装置实现渠道定量配水的方法。


背景技术：

2.在水处理设施中，渠道配水是常用的配水方式，若配水不均匀会导致不同处理单元的水力负荷存在差异，从而影响处理效果。由于渠道内水的流动存在水力坡度，在一条较长渠道内实现多点均匀配水或定量配水是一项技术难题。目前通过设置可调堰高配水堰、下开式堰门、不同数量的闸孔、安装流量计和阀门等形式提高渠道多点配水均匀性和定量配水的准确性，但是装置操作较复杂，且配水均匀性和准确性方面仍存在一定问题。为此，研究人员提出了一些新型配水系统。
3.如申请号为202110503222.5的中国专利涉及一种长距离潜流湿地渠道均匀配水系统，通过不同渠道与若干进水喇叭口连通实现定量配水，各渠道的配水量比值与对应的喇叭口数量比值相同，所有喇叭口的规格和高程均相同，即在入口处通过控制各渠道的进水堰长实现定量配水。上述专利适用于建设用地较宽裕的人工湿地等项目，平面和纵向占地面积较大，而且配水系统建成后难以改变各渠道的配水比例。
4.如申请号为201820421249.3的中国专利涉及一种常压小水头均匀配水系统设施，通过设置较大的过水断面一级配水明渠降低渠内水流速度，尽量减小水面坡度从而提高较长明渠均匀配水性，一级配水明渠与二级配水明渠间采用可调节高度的螺纹管连接，有利于保证配水均匀。上述专利需要建设较大面积的一级配水渠，需要较大的跌水高度，能量损失较大。
5.如申请号为201910414320.4的中国专利涉及一种设置均匀配水装置的圆形泵站集水池，通过由垂直交叉布置的横向导流板和纵向导流板、水平设置的多层环状压板，使得水流均匀向上配水并向四周扩散，达到均化各进水流道的流速分布、改善水泵的进流条件、保证水泵安全高效运行的目的。上述专利适用于圆周配水的情景，且须由下向上运行，不同方向的水量分配效果受来水量影响较大。
6.为解决上述问题，特提出一种渠道定量配水装置及其配水方法。


技术实现要素：

7.本发明提出了一种渠道定量配水装置及其配水方法，可通过此装置和方法实现较长渠道向不同水处理单元的均匀配水或定量配水，从而提高系统稳定性和保证处理单元按设计条件运行。
8.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种渠道定量配水装置，包括供水渠1、水处理单元2、转轮3、转输渠4。
10.供水渠1中设有转轮3和转输渠4，转轮3上设有水斗8，转输渠4与水处理单元2连接；转轮3的顶部设有转轮同步齿轮5，转轮同步齿轮5与传动杆6上的齿轮相啮合；转轮3的
中间设有中心筒7；水斗8上设有水斗开口9。
11.一种渠道定量配水装置的配水方法，当转轮3旋转使得水斗8的开口位于供水渠1水平面以下时，供水渠1中的水从水斗开口9进入水斗8，水斗8内的空气通过中心筒7上的排气孔排出；当水斗8旋转至水面以上时，水斗8内的水从水斗开口9流出，落入转输渠4后流入水处理单元2，实现水从供水渠1到水处理单元2的转移；在其他水处理单元2与供水渠1的接口处设置同类系统，各转轮3通过转轮同步齿轮5和传动杆6保持相同转速，各转轮3的中心筒7最低点均位于供水渠1的水面以下，保证水斗8能够完全浸没在水面以下。
12.进一步地，各水处理单元2等量配水时，各套渠道定量配水装置的转轮3的尺寸和数量相同转速一致；各水处理单元2按照比例配水时，通过调整各水处理单元2对应转轮3的齿轮齿数、水斗的容积、水斗的数量实现。
13.进一步地，转轮3的内圈设有排气管道，便于转轮浸没时水斗内空气的排出。
14.进一步地，若供水渠末端水位较低时，通过增加供水渠1的底部坡度或增大转轮直径的方式保证水斗完全浸没在水面以下。
15.进一步地，转轮3通过变频调速电动机及变速箱带动传动杆驱动，或者利用渠道进水动能驱动，不论以何种方式驱动，均需保证传动杆6的转速可知可控，实现水量的定量分配。
16.进一步地，当转轮3出现故障或因来水量增加导致转轮无法全部传输供水渠1内的水时，转输渠4侧壁在一定高度上设有开孔，保证供水渠1内液位升高后水自动进入各水处理单元2。
17.进一步地，通过设有水斗8的转轮和转输渠将供水渠内的水定量输送至水处理单元。
18.进一步地，各转轮3的中心筒7最低点均位于供水渠1水面以下，保证转轮3各水斗8均可完全浸没在水面以下。
19.进一步地，中心筒7内设有排气孔，当水斗浸没于水平面以下时排气孔打开，当水进入水斗后，水斗8内的空气可由气孔排出，保证水快速进入水斗8；当水斗8旋转至水面以上时排气孔关闭，水不会从排气孔流出。
20.进一步地，当水斗8旋转至水面以上时，水斗8内的水从水斗开口流出，落入转输渠后流入水处理单元2。通过与转轮3同轴的转轮同步齿轮和传动杆的联动，保证各水处理单元对应的转轮保持相同转速，在各转轮尺寸相同且能保证转轮进水量一致的情况下，各水处理单元的进水量相同。
21.进一步地，转轮3间的联动通过传动链、皮带、齿轮组等方式实现。
22.与现有技术相比较，此系统可以实现池体间均匀配水，也可以通过调整转轮的齿轮齿数、水斗容积、水斗数量等方式实现不同池体的定量配水。转轮可通过变频调速电动机及变速箱带动传动杆驱动，也可利用渠道进水动能驱动，不论以何种方式驱动，均需保证传动杆的转速可知可控，从而实现系统内各转轮的定量传输。若供水渠末端水位较低时，可通过增加供水渠底部坡度或增大转轮直径的方式保证水斗完全浸没在水面以下。当转轮系统出现故障或因来水量增加导致转轮系统无法全部传输供水渠内的水时，转输渠侧壁一定高度设有开孔，可保证供水渠内液位升高后自动进入各水处理单元。
附图说明
23.图1为渠道定量配水装置的平面图。
24.图2为渠道定量配水装置的a
‑
a剖面图。
25.图3为渠道定量配水装置的b
‑
b剖面图。
26.图中：1.供水渠、2.水处理单元、3.转轮、4.转输渠、5.转轮同步齿轮、6.传动杆、7.中心筒、8.水斗、9.水斗开口。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明所述装置的应用及实施方法做进一步说明，但是本发明的保护范围不限于此。
28.在水处理设施内，为了向某水处理单元2定量配水，在供水渠1与水处理单元2连接处的适当位置设置转轮3，转轮3可围绕与供水渠流向垂直的水平轴旋转。
29.当转轮3的旋转使得水斗8及水斗开口浸没于供水渠1的水面以下时，水从水斗开口进入水斗，水斗内的空气通过中心筒上的排气孔排出；当水斗旋转至水面以上时，水斗内的水从水斗开口流出，落入转输渠4。
30.转输渠4为“t”形结构的水渠，转输渠的横边与转轮3的上表面平行，转输渠的横边上缘位于转轮3轴线以下，横边与转轮3上表面间距为5～20cm，转输渠顶面不加盖，底面向水处理单元2倾斜，坡度为3
°
～10
°
，当水斗8旋转至水面以上时，水斗8内的水依靠重力流出，进入转输渠横边，然后在转输渠4内流动，跌水进入水处理单元2。
31.转轮3为同心圆台形结构，转轮3的上下表面与供水渠1底面垂直，其内外侧壁封闭、上表面开孔、下表面封闭，上表面朝向水处理单元2一侧。
32.在一项实施例中，转轮3的同心圆台内对称设置8块隔板，将转轮分隔为8个独立空间，各隔板的延长线穿过同心圆台轴线，转轮的上表面由8块隔板均分为8个扇形，扇形圆心角为45
°
，将每个扇形开口用1块圆心角为22.5
°
的扇形封板封堵一半的面积，扇形封板的一条边与隔板的边重合，合围的空间形成8个水斗8，未封堵的扇形形成8个水斗开口。转轮3的同心圆台由大圆台和小圆台组成，大圆台的底面半径1.0m，顶面半径0.9m，高0.8m；小圆台的底面半径0.5m，顶面半径0.4m，高0.8m，则转轮3同心圆台的总容积为1.76m3，8个水斗8的总容积为转轮同心圆台总容积的一半，即1.76/2＝0.88m3，这是转轮3每旋转一周可转输的水量。若转输1万m3/d水量(0.116m3/s)，则转轮3旋转一周所需时间为0.88/0.116＝7.6s。
33.在另一项实施例中，转轮3的同心圆台内对称设置10块隔板，将转轮分隔为10个独立空间，各隔板的延长线穿过同心圆台轴线，转轮的上表面由10块隔板均分为10个扇形，扇形圆心角为36
°
，将每个扇形开口用1块圆心角为24
°
的扇形封板封堵2/3的面积，扇形封板的一条边与隔板的边重合，合围的空间形成10个水斗8，未封堵的扇形形成10个水斗开口。转轮3的同心圆台由大圆台和小圆台组成，大圆台的底面半径1.2m，顶面半径1.0m，高0.7m；小圆台的底面半径0.8m，顶面半径0.6m，高0.7m，则转轮3同心圆台的总容积为1.59m3，10个水斗8的总容积为转轮同心圆台总容积的2/3，即1.59
×
2/3＝1.06m3，这是转轮3每旋转一周可转输的水量。若转输1万m3/d水量(0.116m3/s)，则转轮3旋转一周所需时间为1.06/0.116＝9.1s。
34.在转轮3下表面侧设有与同心圆台形同轴的转轮同步齿轮5，转轮同步齿轮5与转
轮3以相同的角速度旋转，转轮同步齿轮5与传动杆6咬合联动，保证其他水处理单元的转轮与本转轮3保持相同转速。在各转轮尺寸相同且能保证转轮进水量一致的情况下，进水渠1在单位时间内向各水处理单元的转输水量相同。
35.若按照一定比例对不同水处理单元分配不同水量时，可以通过调整不同水处理单元对应转轮的转轮同步齿轮齿数、水斗8容积、水斗8数量等方式实现。
36.转轮中心筒7最低点均位于供水渠水面以下，保证转轮3各水斗均可完全浸没在水面以下。
37.转轮中心筒7上设有排气管道，便于转轮3浸没时其内部的空气排出。
38.若供水渠1末端水位较低时，可通过增加供水渠底部坡度或增大转轮直径的方式保证水斗完全浸没在水面以下。
39.转轮3可通过变频调速电动机及变速箱带动传动杆6驱动，也可利用渠道进水动能驱动，不论以何种方式驱动，均需保证传动杆6的转速可知可控，从而实现系统内全部转轮的定量传输。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本技术专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。