铂尔怡

（以下适用性对比均为NIVUS生产的超声波多普勒流量计与超声波互相关流量计）

流量无法直接测量，可以采用速度-面积法测量。速度-面积法测量流量Q时，需要测量两个因素：V_平均和过流面积A，通用计算公式如下：

Q = v(平均)• A

因此，需要精确测量V平均和过流面积A。

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。地下管网中通常含有较多的杂质，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。

流速的精确测量 (v)

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。

如之前的介绍，德国NIVUS公司从1975年开始生产超声波多普勒流量计，2000年开始生产超声波互相关流量计。数十年以来，NIVUS对超声波互相关流量计和超声波多普勒流量计进行了持续改进；也对两种流量计做了全方位的实验室比较和现场应用比较。下面，我们对NIVUS的超声波多普勒流量计和超声波互相关流量计进行分析。

多普勒流量计具有易于安装等特点，但也有如下的缺点：

¤ 测量精度受颗粒浓度影响；

¤ 实际测量为点流速，而非断面流速；

¤ 流速由统计确定最终结果，而非实际测量结果，受环境影响大；

¤ 需要稳定的流场条件，比如稳定的对称流、足够长的平直段、不受干扰的重力流、底部沉积干扰少和比较小的断面尺寸；

¤ 需要定期校正，降低测量误差。

互相关流量计的测量流速的方法是基于超声波反射原理。

互相关流量计的测量原理，见下图。

互相关流量计基于最新的水力模型，COSP系统计算了一个密集的测量网络，从单个测量点位出发改了整个流体横截面。具有如下特点：

➥ 经过科学流量测量的，渠道专用的实时流体数学模型；

➥ 靠近壁面和水平速度分布的流速计算；

➥ 速度积分覆盖这个断面，最多测量16层流速；

➥ 水力扰动下渠道平均流速的理想研究方法。

➥ 具有最高的测量精度和稳定的读数；

➥ 无需校准；

➥ 流场的确定和指示。

在某地下管网中，使用NIVUS的超声波互相关流量计和超声波多普勒流量计进行测量。

3.1 测量条件

管道直径DN500，非满管，底部有沉积，采用NIVUS的超声波互相关流量计和超声波多普勒流量计进行对比测量。

3.2 比测结果

▶ 在底部有沉积的情况下，会产生回水的干扰。不受干扰（无回水）和受干扰（有回水）情况下，流场剖面图变化明显。

▶ 超声波互相关流量计可以实际测量断面的16层流速，可以感知到受干扰情况下的流场变化，表现为断面流场分布图的变化。

▶ 超声波多普勒流量计实际测量断面中一个点的流速，根据预设的流场分布图拟合；该预设的流场分布图不能感知受干扰情况下的流场变化。

▶ 在受干扰（底部沉积，有回水）情况下，本案例的超声波多普勒流量计的实测平均流速为0.46m/s，而超声波互相关流量计的实测平均流速为0.6m/s；两种流量计的平均流速相差30%以上。

▶ 上面的比测结果可以看出，底部沉积会影响断面流场分布，加大超声波多普勒流量计的测量误差。

地下管网的流量测量过程会受到多种干扰影响的影响。通常，可以讲地下管网的测量点分为适合测量的位置和不适合测量的位置。

适合测量的位置：包括过流断面较小（比如＜DN500mm），稳定的对称流，足够长的平直段（10xDN），不受干扰的重力流，底部沉积干扰少，等等。

不适合测量的位置：包括断面尺寸比较大（比如＞DN1000mm），断面尺寸变化，超临界流段，回水（逆流），坡度过小导致的泥沙沉积等等。

我们的建议：

● 适合测量的点：可以选择超声波多普勒流量计和超声波互相关流量计，建议用超声波互相关流量计定期校核超声波多普勒流量计；

● 不适合测量的点：可以考虑选用超声波互相关流量计。