大断面高沉积排水管网的从极低液位到满管的高精度流量测量方法

前言排水管网流量和液位测量是行业的痛点、技术难点和关注热点。在和同行的线下沟通中，我们发现普遍对流量测量存在某些误区。为了系统的介绍排水管网流量和液位测量，每周 NIVUS 的微信公众号将分别介绍一篇主旨文章、一篇相关产品简介、一篇典型案例、一篇应用拓展和一篇

前言

排水管网流量和液位测量是行业的痛点、技术难点和关注热点。在和同行的线下沟通中，我们发现普遍对流量测量存在某些误区。为了系统的介绍排水管网流量和液位测量，每周 NIVUS 的微信公众号将分别介绍一篇主旨文章、一篇相关产品简介、一篇典型案例、一篇应用拓展和一篇有问有答。

国内排水管网的特点为：高水位运行、管网中的沉积物和杂质多、不明来水多、下雨时排口溢流水黑臭、污水厂进水浓度低。

而大断面的排水管网通常伴随着高沉积的情况，也往往伴随着低液位到满管时流量测量的问题。其特点和难点，具体分析如下。

1 排水管网的测量原理

通常用速度-面积法流量计进行排水管网的定量流量测量。速度-面积法流量计需要测量两个基本的参数：平均流速和过流面积。可以采用以下通用计算公式：

Q = v ( 平均 ) ? A

因此，需要精确测量平均流速V 平均和过流面积A。

1.1 液位的精确测量 (h)

通过连续测量包含渠道、管道或箱涵的充满度来确认过流的横截面A。液位变化会导致过流横截面积的变化，因此精确的流量测量需要在所有水力条件下进行精确可靠的液位测量。排水管网中含有较多的杂质，需要考虑多重冗余的液位测量解决方案，确保在非满管等复杂情况下液位的精确测量，提供更多的数据判断可能存在的问题。

1.2 平均流速的精确测量 (V 平均 )：

过流断面平均流速的精确测量，是速度-面积法测量的核心技术。根据历史文章 ? 《 排水管网流量测量的原理、方法和设备选择 》和 ? 《有问有答：如何选择排水管网流量计》 ， 排水管网的高精度流量测量，建议选用互相关流量计，但在某些时候，也可以采用雷达流量计。

互相关流量计

NIVUS互相关流量计基于超声波互相关原理而非多普勒效应，传感器连续扫描水中多个颗粒或气泡，反射信息存储为图像，基于频率特征的粒子识别，根据脉冲重复频率确定两个脉冲之间的TPRF时差Δt，根据这个时间差和距离间隔得到颗粒或气泡的速度，从而得到这个点的流速。可以把超声波互相关流量计想象为超声波相机：互相关流量计可以记录超声波束内的水平和垂直方向多个颗粒或气泡，如同测量“颗粒云”，并在几毫秒内对颗粒或气泡进行相互比较（两张照片的比对）。互相关流量计的优点是： 测量实际流速而不是拟合值，无需对流量计进行校准，无需数据二次处理（即数据清洗）、在复杂条件下具有极高的测量精度。