排水管道流量的在线测量技术-多普勒超声波流量计

目前，随着“长江大保护”“黑臭水体治理”“污水厂提质增效”等一系列国家级战略工程项目的开展与实施，排水管道流量的在线测量技术已成为搭建各种模型评估系统、实现水环境目标的关键，因此，各级市政部门与项目参与方均投入了大量的资金进行管道在线流量计的购买、安装与应用，旨在获取准确而稳定的管道实时流量数据。针对不同管内水体特征开发的管道流量计量设备主要可分为堰槽式流量计、电磁流量计、时差式超声波流量计和多普勒超声波流量计。

其中多普勒超声波流量计基于流体中不同流速运动微粒对超声波信号发生散射时的频移效应对断面平均流速进行解析，并搭载高精度液位压力传感器，通过面积－流速法对管道流量进行在线测量，具有便携灵敏、不影响管道正常运行的优点，普遍适用于以非满流、大管径、两相介质为特点的排污管道流量监测，是目前最常用的排水管道流量计。

然而，一方面许多地区的排水管道现状十分复杂，管道缺陷、管网外来水的入流入渗问题严重、管道淤积堵塞多发等造成了管内雨污水运行水位高、流速低、甚至满管溢流等现象的普遍存在，给多普勒流量计实时监测数据的准确性、可靠性提出了挑战；另一方面，由于多普勒流量计具有液位同步监测功能，有学者依据现场数据对管内或检查井内液位－流量关系进行拟合，以液位监测替代流量监测，但提出的拟合模型尚缺乏合理性评价。

本文首先以室内全尺寸排水管道物理模型试验平台，通过模拟管道自由出流、堵塞、满水等多种水力工况，在管内实际入流量已知的前提下对比评价多普勒流量计的实际监测效能，并通过误差分析判断影响流量监测效果的主要因素，旨在为实际工程中多 普勒流 量计的合理使用 提供指导；然后根据统计数据进行多种类型的管内液位－流量关系拟合，并基于信息准则构建目标函数对拟合模型优良性进行评价，为合理建立管道液位－流量模型提供参考。

审核编辑 黄宇