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　　1、概述
　　
　　目前，北京已建成的污水處理廠的處理能力已基本滿足城區(qū)污水處理量的要求。但是，部分污水廠處理流域內(nèi)的污水水量存在較嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象，因此，用*的檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確地獲取各個(gè)污水廠流域內(nèi)排水管網(wǎng)系統(tǒng)水量的變化規(guī)律，并通過采取必要的手段進(jìn)行水量調(diào)配，則是解決該問題的根本所在。
　　
　　2、多普勒流量計(jì)用于排水管網(wǎng)中的試驗(yàn)
　　
　　多普勒流量計(jì)是一種*獨(dú)立的便攜式流量計(jì)，可以同時(shí)記錄管道中瞬時(shí)流量、總流量、流速、pH值以及井下溫度等多種參數(shù)。其測(cè)量原理是以物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)，根據(jù)聲學(xué)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個(gè)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的頻率變化與兩物體的相對(duì)速度成正比。
　　
　　在多普勒超聲波流量測(cè)量方法中，超聲波發(fā)射器為一固定聲源，隨流體一起運(yùn)動(dòng)的固體顆粒起了與聲源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“觀察者”的作用，固體顆粒把入射到其表面上的超聲波反射回接收器，發(fā)射聲波與接收聲波之間的頻率差，就是由于流體中固體顆粒運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的聲波多普勒頻移。由于這個(gè)頻率差正比于流體流速，所以測(cè)量頻差可以求得流速，進(jìn)而可以得到流體的流量。
　　
　　目前，多普勒流量計(jì)一般配合使用面積/速率傳感器，傳感器上配置有超聲波發(fā)射器和水深壓力傳感器，分別用于探測(cè)液體的瞬時(shí)流速和過水面積，進(jìn)而得出瞬時(shí)流量。2006年下半年，北京排水集團(tuán)管網(wǎng)分公司決定利用該類型流量計(jì)在清河污水廠某個(gè)局部流域污水管網(wǎng)進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，其目的是為了積累該類型流量計(jì)的安裝經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試其具體性能，了解和掌握污水廠流域管線在某一時(shí)期內(nèi)管網(wǎng)污水流量增減規(guī)律，同時(shí)也為其他各流域管網(wǎng)水量的調(diào)查工作做計(jì)劃，并為下一步可能進(jìn)行的跨流域水量調(diào)配做好準(zhǔn)備工作。
　　
　　流量監(jiān)測(cè)試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行，一是嚴(yán)格按照流量計(jì)的使用要求，利用固定環(huán)將面積/速率傳感器固定于管底標(biāo)準(zhǔn)位置，以便校核流量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度；二是利用流量計(jì)中的“鉛魚”裝置，快速檢測(cè)管道內(nèi)污水流量。
　　
　　2.1固定安裝流量計(jì)面積/速率傳感器進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)
　　
　　對(duì)某管線中的38號(hào)、25號(hào)、24-2號(hào)、24號(hào)、16號(hào)支、14號(hào)等6座檢查井共安裝了5臺(tái)950型流量計(jì)和1臺(tái)910型流量計(jì)，見圖1。其中，管徑1000mm的檢查井2座（38號(hào)，25號(hào)），管徑800mm的檢查井2座（24號(hào)，14號(hào)），管徑500mm的檢查井1座（16號(hào)支），管徑400mm的檢查井1座（24-2號(hào)）。2006年11月9日拆下流量計(jì)，歷時(shí)共17d。其中2d的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的液位、流速、流量測(cè)量結(jié)果見表1；2號(hào)流量計(jì)液位、流速曲線變化見圖2。　　　　　　　　
　　2.時(shí)間周期為1d　　　　
　　從圖2可以看出，14號(hào)井總流量與16號(hào)支井總流量之和應(yīng)該與24號(hào)井總流量一致，24號(hào)井總流量與24-2號(hào)井總流量之和應(yīng)該與25號(hào)井總流量一致。但表2則反映出：24號(hào)井總流量比14號(hào)井總流量與16號(hào)支井總流量之和相差0.11×1000m3，誤差率在6%左右；25號(hào)井總流量比24號(hào)井總流量與24-2號(hào)井總流量之和相差0.28×1000m3，誤差率在11%左右。流量計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的相對(duì)準(zhǔn)確率在92%左右。
　　
　　分析其誤差產(chǎn)生的原因，有以下幾個(gè)方面：
　　
　?。?）流量計(jì)本身存在的誤差。試驗(yàn)前，工作人員對(duì)6臺(tái)流量計(jì)的水深壓力傳感器進(jìn)行了校核，差異很小；考慮到幾臺(tái)流量計(jì)的安裝位置非常接近，水流、水質(zhì)狀況也可以認(rèn)為基本一致。該類型流量計(jì)使用說明中標(biāo)示度大于95%，因此可以認(rèn)為，流量計(jì)本身存在的誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，但不是主要原因。
　　
　?。?）流量計(jì)面積/速率傳感器安裝誤差。試驗(yàn)方案中，要求把流量計(jì)面積/速率傳感器安裝在管道下方正中位置，但在實(shí)際安裝過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量手段比較簡(jiǎn)單以及安裝人員的不同，面積/速率傳感器的安裝位置可能存在一定的偏差，給zui終的監(jiān)測(cè)結(jié)果帶來影響。
　　
　?。?）現(xiàn)況水力條件原因。由于是*次做流量監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，考慮到安裝及讀數(shù)的方便，現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)時(shí)，刻意選擇水量比較小、設(shè)施比較新、交通狀況比較好的位置。但是在監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，由于水量比較小，管徑又比較大，管道中水深比較淺，從圖2中曲線可以看出，凌晨1∶00至6∶00期間，由于管道內(nèi)水量較小，液位比較低（6cm以下），該時(shí)間段流速和液位的變化曲線明顯存在偏差，說明在該水力條件下所測(cè)得的流量將存在一定的偏差。
　　
　　綜合以上流量監(jiān)測(cè)結(jié)果及對(duì)產(chǎn)生誤差原因的分析，可以說明流量計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果之間的誤差主要是由于傳感器安裝及水力條件等客觀原因造成的。為了減少誤差，要求在安裝速率/面積傳感器時(shí)位置一定要準(zhǔn)確，同時(shí)，所檢測(cè)管段的液位在6cm以上，流量計(jì)本身的相對(duì)度基本能夠滿足使用要求。
　　
　　2.2便攜安裝流量計(jì)傳感器進(jìn)行流量檢測(cè)
　　
　　由于該型號(hào)流量計(jì)體積較小、質(zhì)量較輕，方便攜帶，適合對(duì)管道中的瞬時(shí)流量進(jìn)行檢測(cè)，因此，為了便于現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器，特要求流量計(jì)廠家配置了“鉛魚”。
　　
　　為了使得到的流量、流速等數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，安裝傳感器時(shí)需要將“鉛魚”懸吊在管道正中央貼近管底的部位。因此，固定“鉛魚”、穩(wěn)定“鉛魚”在管道中的位置就成了安裝流量計(jì)過程中zui為重要的步驟。
　　
　　根據(jù)管徑大小分為兩種安裝方式，即：（1）當(dāng)管徑小于DN1200時(shí)直接將“鉛魚”安裝在井口固定螺栓上；（2）當(dāng)管徑大于DN1200時(shí)將“鉛魚”通過管頂上方打孔安裝的膨脹螺栓或者救生爬梯懸吊在管道正中。
　　
　　具體安裝方法見圖3、圖4。　　　　　　
　　該種方式檢測(cè)污水管道內(nèi)的流量雖然方便、快捷，但是也存在一定的問題：
　　
　　（1）測(cè)量誤差較大。由于“鉛魚”懸沉于管道中，具體位置不是很，同時(shí)傳感器的方向也可能存在一定的偏差，導(dǎo)致計(jì)算出的流量值存在誤差。
　　
　?。?）不適用長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。由于現(xiàn)況污水管道內(nèi)各種垃圾非常多，導(dǎo)致在很短時(shí)間內(nèi)“鉛魚”傳感器上以及懸掛“鉛魚”的鋼絲繩上覆蓋了大量垃圾，zui終導(dǎo)致傳感器無法工作。
　　
　　因此，使用“鉛魚”的方式檢測(cè)流量誤差比較大，該種方式主要適用于瞬時(shí)檢測(cè)管道內(nèi)的液體流量，從而對(duì)管道內(nèi)的真實(shí)流量進(jìn)行估算，不適合做長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
　　
　　3、建議與結(jié)論
　　
　　3.1建議
　　
　　實(shí)施一項(xiàng)流量監(jiān)測(cè)任務(wù)，要按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：
　　
　?。?）首先要對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的排水設(shè)施進(jìn)行全面的調(diào)查，核實(shí)相應(yīng)的技術(shù)資料是否準(zhǔn)確；
　　
　?。?）選擇需要實(shí)施監(jiān)測(cè)的支、干線，并確定流量具有代表性，同時(shí)水流相對(duì)平穩(wěn)，便于觀察和采集數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
　　
　?。?）流量計(jì)傳感器一定要按照設(shè)計(jì)的位置進(jìn)行安裝，同時(shí)要準(zhǔn)確記錄該處的水深以及淤積物厚度的數(shù)據(jù)；
　　
　?。?）要定期對(duì)處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的流量計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并及時(shí)進(jìn)行分析判斷，確認(rèn)各類數(shù)據(jù)的變化曲線是否符合常規(guī)，若發(fā)現(xiàn)疑問，需要及時(shí)檢查流量計(jì)的設(shè)置及傳感器的狀態(tài)是否存在問題。
　　
　　3.2結(jié)論
　　
　?。?）運(yùn)用多普勒超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理并配以相應(yīng)的速率/面積傳感器，可適用于現(xiàn)況排水管道中的流量監(jiān)測(cè)，再配合各類數(shù)據(jù)的曲線圖，就能夠較真實(shí)和全面地反映現(xiàn)況排水管道中的流量變化規(guī)律，以及能夠測(cè)量相對(duì)真實(shí)的流量數(shù)據(jù)。
　　
　　（2）對(duì)于北京城市地下排水管道的實(shí)際運(yùn)行狀況，若要測(cè)量比較準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù)，流量計(jì)傳感器需要使用固定環(huán)裝置，同時(shí)盡量確保傳感器的安裝位置與計(jì)劃安裝位置一致。用“鉛魚”方式檢測(cè)管道內(nèi)的流量，只適用于快速檢測(cè)某*域內(nèi)支、干線的流量，為估算該流域內(nèi)的水量組成提供依據(jù)。
　　
　?。?）多普勒超聲波流量計(jì)配備相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送和采集設(shè)備，可以對(duì)現(xiàn)況排水設(shè)施流量的動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)掌握排水管網(wǎng)內(nèi)水量的變化情況，再結(jié)合排水運(yùn)行監(jiān)控信息管理系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更為靈活、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的綜合分析、優(yōu)化運(yùn)行和調(diào)度模式，為實(shí)現(xiàn)北京“數(shù)字排水”創(chuàng)造條件。