观点讨论：排水管网流量测量的难点和面临的挑战
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排水管网流量测量的特点
流量测量技术是为测量目的服务的。不同的流量计有不同的适用范围 ， 可以根据不同的应用场景和测量精度要求，选择不同的 流量计。
厂站网河一体化项目，尤其是重力排水管，是智慧水务关注的重点。重力排水管流量测量，其实是流量测量中非常小的应用领域，但有其特殊性。其特殊性体现在：①管径越大的管道，埋深越深，流速越快；②管道底部通常有污泥沉积；③满管/非满管交替运行；④悬浮物浓度波动大，异物/油脂和杂质多导致传感器容易被缠绕和覆盖，悬浮物以及卫生纸等杂质会对测量造成干扰；⑤随着提质增效的推进，管网里的CH 4 和H 2 S等浓度不断增加；⑥安装点的选择等。
由于适用性的问题，目前重力排水管流量测 量 的主力产品是超声波流量计 。 市政行业 的 超声波流量计特指超声波连续多普勒流量计、超声波脉冲多普勒流量计和超声波互相关流量计。
排水管网流量计的建模问题
从测量原理分析，应用于排水管网流量测量的超声波流量计 ，都是测量过流断面实时的 局部速度 ，区别在于局部流速的 精度 、 是否对每个局部颗粒准确定位 、 数量 ，以及找到这些局部速度和断面平均速度相关联的方法——流量计建模。
流量计的数学模型需要：
▶ 可以用于实时数据处理；
▶ 模型 计算的时间不应超过几毫秒。
流量计的数学模型受以上 因素 的影响。尤其要重视实验室（ 基于受控 的 稳定和扰动条件下） 数据和现场（ 接近稳定和扰动的流动条件 ）数据的收集和整理， 需要配置庞大的 实验室数据和现场数据的数据库，并不断迭代。
事实上，大量和 有效 的实验室数据和现场数据的数据库是目前的薄弱 环节 之一，需要时间和认真态度，一点一点 地 加以解决。
排水管网流量计实际使用中需要解决的问题
排水管网的特殊性导致 流量计实际使用中 出现 以下 困难：
(1) 管径 越大的管道 ， 埋深越深且流速越快
▶ 大直径的管道，检查井大多采用沉井施工，通常需要安装工人进入检查井安装；
▶ 如果检查井高水位，则需要考虑潜水员施工，会大幅 增加施工难度和施工风险 。
(2) 管道底部通常有污泥沉积
▶ 如果采用L杆将传感器抬高安装，避免传感器被污泥覆盖，会导致安装和维护工作 非常频繁（ L杆的维护间隔 一般 为 2 ~ 3天）；
▶ 如果传感器偏心安装， 需要 解决测量误差急剧放大的问题；
▶ 需 调整测量界面设置，降低沉积物高度波动导致的过流断面面积测量误差 。
(3) 满管/非满管交替运行
▶ 需 解决低于传感器测量盲区 的流量测量问题；
▶ 需 解决满管情况下，多普勒流量计满管测量误差大的问题；
▶ 需 解决“奈奎斯特限制”导致的多普勒流量计测量高度有限 问题 。
(4) 悬浮物浓度波动大 ， 异物/油脂和杂质多导致传感器容易被缠绕和覆盖 ， 悬浮物以及卫生纸等杂质会对测量造成干扰
▶ 悬浮物浓度高，会直接影响多普勒流量计的测量效果；
▶ 油脂，尤其是油+泥混合物，覆盖传感器表面，会影响传感器的正常工作，尤其在餐饮重油的城市和区域表现明显；
▶ 水中的卫生纸会“吸收”超声波，导致测量误差，尤其在小区排水管网中体现明显；
▶ 排水管网中存在大量的头发 等丝状物，如果缠绕在L杆或传感器上，会导致测量数据波动， 甚至 无法正常测量 。、
(5) 随着提质增效的进展，管网里的CH 4 和H 2 S等浓度不断增加
▶ 管网里的CH 4 和H 2 S等浓度不断增加，提高了对操作工人的防护要求；
▶ 随着CH 4 浓度不断增加，对传感器、变送器和电池等提出防爆要求；
▶ 随着H 2 S浓度不断增加，对传感器和变送器的密闭性提出更高要求，否则容易造成腐蚀和设备快速损坏。
(6) 安装点 的 选择
▶ 管网的流场受到平直段长度、液位、管道粗糙度、污泥高度和流速等影响，每时每刻都在波动，波动范围大，安装位置 直接影响测量效果；
▶ 需 解决 不同平直段长度 的 流量计 安装 问题 ；
▶ 需 解决 不同尺寸和埋深的管道、渠道、箱涵 的 流量计 安装 问题 。
这些实际使用中发现的问题，涉及 传感器的测量原理选择、系统设计、材料优化、生产工艺、安装方法及CFD建模、产品的迭代改进 等。
排水管网流量计的标定和校核问题
针对 排水管网流量计 在 使用 中 遇到 的上述问题， 对 其 进行 标定和校核就尤显重要。从行业角度，需要考虑：
▶ 建立和健全流量计的在线校准标准；
▶ 建立和健全流量计的定期校核制度；
▶ 实现底层传感器的在线定期校准。
排水管网流量计的标定和校核，有相当多的工作需要填补和完善。
综上所 述 ，排水管网流量计在测量方法的选择、传感器数学建模的 有效 实验室数据和现场数据积累、使用中存在的问题、标定和校核等方面，需要做的工作还有很多；这些 需要行业同仁十年乃至数十年的不断努力，而绝非一两年之功！
由此 可见 ， 排水管网流量测量任重而道远。
撰文：王 强
编辑：衣春敏
制作：文 凯
审核：李德强
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