排水管道流量的在線測量技術(shù)-多普勒超聲波流量計

目前，隨著“長江大保護(hù)”“黑臭水體治理”“污水廠提質(zhì)增效”等一系列國家級戰(zhàn)略工程項目的開展與實施，排水管道流量的在線測量技術(shù)已成為搭建各種模型評估系統(tǒng)、實現(xiàn)水環(huán)境目標(biāo)的關(guān)鍵，因此，各級市政部門與項目參與方均投入了大量的資金進(jìn)行管道在線流量計的購買、安裝與應(yīng)用，旨在獲取準(zhǔn)確而穩(wěn)定的管道實時流量數(shù)據(jù)。針對不同管內(nèi)水體特征開發(fā)的管道流量計量設(shè)備主要可分為堰槽式流量計、電磁流量計、時差式超聲波流量計和多普勒超聲波流量計。

其中多普勒超聲波流量計基于流體中不同流速運(yùn)動微粒對超聲波信號發(fā)生散射時的頻移效應(yīng)對斷面平均流速進(jìn)行解析，并搭載高精度液位壓力傳感器，通過面積－流速法對管道流量進(jìn)行在線測量，具有便攜靈敏、不影響管道正常運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，普遍適用于以非滿流、大管徑、兩相介質(zhì)為特點(diǎn)的排污管道流量監(jiān)測，是目前最常用的排水管道流量計。

然而，一方面許多地區(qū)的排水管道現(xiàn)狀十分復(fù)雜，管道缺陷、管網(wǎng)外來水的入流入滲問題嚴(yán)重、管道淤積堵塞多發(fā)等造成了管內(nèi)雨污水運(yùn)行水位高、流速低、甚至滿管溢流等現(xiàn)象的普遍存在，給多普勒流量計實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性提出了挑戰(zhàn)；另一方面，由于多普勒流量計具有液位同步監(jiān)測功能，有學(xué)者依據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)對管內(nèi)或檢查井內(nèi)液位－流量關(guān)系進(jìn)行擬合，以液位監(jiān)測替代流量監(jiān)測，但提出的擬合模型尚缺乏合理性評價。

本文首先以室內(nèi)全尺寸排水管道物理模型試驗平臺，通過模擬管道自由出流、堵塞、滿水等多種水力工況，在管內(nèi)實際入流量已知的前提下對比評價多普勒流量計的實際監(jiān)測效能，并通過誤差分析判斷影響流量監(jiān)測效果的主要因素，旨在為實際工程中多 普勒流 量計的合理使用 提供指導(dǎo)；然后根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行多種類型的管內(nèi)液位－流量關(guān)系擬合，并基于信息準(zhǔn)則構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)對擬合模型優(yōu)良性進(jìn)行評價，為合理建立管道液位－流量模型提供參考。

審核編輯 黃宇