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排水管网和水体的流量和液位测量是行业的痛点、技术难点和关注热点。和同行的线下沟通中，我们发现普遍对流量测量存在某些误区。为了系统的介绍排水管网和水体的流量和液位测量，每周NIVUS的微信公众号将分别介绍1篇主旨文章、1篇相关产品简介、1篇典型案例、1篇应用拓展和1篇有问有答。
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在保证行洪安全情况下，尽量减少截流井溢流量，是水环境项目的核心要求之一。随着水环境项目管理水平的提升，对截流井的溢流量测量的稳定性、可靠性和精度提出更高的要求。管控截流井的溢流量，越来越成为各地主管部门的管理重点。
通常，截流井与河道和排口的距离很近、流场的扰动明显；在这种水力条件下，截流井溢流量并不适合采用超声波多普勒流量计、超声波互相关流量计或超声波时差法流量计进行测量。
本文将介绍适合截流井翻转堰/堰板式可调堰的溢流量测量的方法和设备选择。
1 截流井中翻转堰/堰板式可调堰的作用
截流井中翻转堰/堰板式可调堰是在截流井的拦蓄范围内，控制截留井最高水位，并根据需要设定不同条件下调节翻转堰的升降，从而调节截留井的水位。
通过上下游设置的两个液位计，可以兼具行洪与防止倒灌功能：
当截留井水位快速上升，超过设定值后，翻转堰自动降低，截留井的合流水外泄，截留井水位降低；
当溢流口的水位超过截留井的水位时，翻转堰快速上升，避免河水倒灌。
因此，可以激活管网或河道的拦蓄空间，在不影响行洪断面的前提下，减少溢流频次和溢流量。而截流井的溢流量，可以直接导致水环境的恶化。
截流井溢流量的实时和稳定测量，是水环境项目长期运行的关键因素之一。
3翻转堰/堰板式可调堰溢流量的测量原理
截流井溢流量的测量，通常可以采用液位测量的方式，并基于Manning-Principle曼宁原理进行水力学计算，获得溢流量。
l 如上所述，通常在翻转堰/堰板式可调堰的上下游设置液位计，实时测量液位，用于控制堰门的开启和关闭。根据此两个液位计的测量液位值，结合适合的水力学公式，可以结算溢流量。之前介绍的文丘里，也是类似的测量思路。
也可以选择倾角测定仪，根据堰门的旋转角度，计算溢流量；
根据现场的应用条件，可以选择不同的安装位置和水力学计算公式。
3.1 有回水的情况
当有回水情况下，可以用上下游的液位计测量上下游的液位差。
接收水的回水会影响液位测量精度；
使用水力计算的方式，通过前后液位测量优化流量测量结果。
还原值C的计算公式如下：
其中：
hu：堰下游液位
H0：堰上游液位
3.2 有切向进水的情况
可以采用两台超声波液位计进行同步测量，测量不同位置的液位差。
这种方式应用在：
切向进水门槛；
活动堰；
使用水力计算的方式，通过前后液位测量优化流量测量结果。
平均溢流高度的计算公式如下：
3.3 倾角测定仪
倾角测定仪采用电容测量法测量堰门的倾角（角度测量），并根据自流条件下的Manning-Principle曼宁原理的Q/h关系，获得流量。
4堰溢流量的组合测量
根据上面的分析，我们建议将超声波液位计和倾角测定仪进行组合测量，用于翻转堰/堰板式可调堰的溢流量测量。这个系统主要由下面的设备组成：
超声波或雷达液位计；
NDW Ex倾角测定仪；
集成变送器。
超声波液位计和倾角测定仪的组合测量，可以基本解决截流井溢流测量过程中遇到的各种困难。
5设备选择
翻转堰/堰板式可调堰溢流量的测量系统，由超声波液位计和倾角测定仪组成。此设备组合，可以解决翻转堰/堰板式可调堰出水自流、回水等不同情况下的流量测量问题。
5.1 NDW Ex倾角测定仪
NDW Ex倾角测定仪将高精度和操作安全性与稳健的设计结合起来。由于测量原理不使用可移动部件，因此紧凑型装置无磨损，因此即使在洪水条件下也能提供可靠的测量结果。
NDW Ex倾角测定仪提供与倾角成比例的4-20mA信号（0-90°）以获取溢流量。可以结合以下设备，如HydraulicCalculator Plus、NivuCont Plus、NivuFlow\NivuLog或PCS/SCADA系统，使用特定数据来计算准确的溢流量。
编号 | 项目 | 内容 |
1 | 供电 | 18至28 V DC，本安电路 |
最大28V/110mA | ||
2 | 功率 | ‘+4, +12, +20 mA（两线制） |
3 | 输出 | 两线 |
负载：最大 500 欧姆 | ||
4 | 测量范围 | 0至90° |
5 | 外壳 | 保护：IP68 |
材料：压铸铝 | ||
6 | 电缆 | 2芯电缆 |
7 | 电缆长度 | 10/20/30/50米，特殊长度可以定制 |
8 | 防爆等级 | II 2 G Ex ib IIB T4 |
9 | 操作温度 | -25至+60℃ |
10 | 存储温度 | -30至+70℃ |
11 | 最大湿度 | 80%，非凝结 |
5.2 超声波液位计
NIVUS的i系列传感器是P系列超声波液位计的新发展，自带集成变送器，并提供4-20 mA信号。i系列传感器可用于测量液体和散装固体的距离、液位（或高度）、空间或体积等，需要高精度液位测量的场所。
编号 | 项目 | 内容 |
1 | 电源 | 10 - 28 V DC |
2 | 输出 | 4 - 20 mA (3.8 - 22 mA) |
HART® – 回路供电 (2-线) | ||
3 | 功能 | 液位、距离、空体积、使用16个点进行线性化的容积 |
4 | 操作温度 | -40 至 80 °C |
5 | 配置 | 用于参数设置、回声评估、线性化和规避虚假回声的PC软件 |
6 | 传感器主体材料 | Valox 357 PBT, 选择项: PVDF |
7 | 保护 | IP68 |
8 | 防爆 | II 2 GD Ex m IIC T4 or II 1 GD Ex ia IIC T4 |
9 | 启动时间 | 通常4秒 |
10 | 测量范围 | 0.125 m - 15 m |
11 | 测量不确定性 | ±0.25 % |
12 | 误差 | 2 mm |
13 | 安装 | 1” NPT / BSP |
6 产品特点
由超声波液位计和倾角测定仪组成的翻转堰/堰板式可调堰溢流量的测量系统，具有如下特点：
免磨损；
防腐蚀；
没有活动部件；
稳健的设计；
安装简单；
中等测量精度；
基本免维护；
可靠的测量方法；
操作安全性高。
7 应用案例
下图为NDW Ex倾角测定仪用于截流井溢流量测量的现场应用照片。
鉴于排水管网和水体的流量和液位测量的复杂性，如果您有测量需求，建议您通过电话、微信或微信公众号直接联系我们。我们将根据您的测量需求和预算范围，选择合适的流量计和安装方式，并可以提供后续的数据分析等增值服务。
我们的观点：不仅要了解产品性能，更重要的看到实际使用的效果；不仅仅关注测量精度，更重要的是设备的广适应、少维护、数据质量稳定可靠。我们欢迎各位朋友联系我们，进行现场的测量或比对，以便您更深入的了解NIVUS的各类产品。
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