0 m9 q0 L1 A# [$ x% S 前言
2 v: }2 X/ b9 p0 U 近二十年来，我国正经历着一场速度迅猛、规模宏大的城镇化进程，截至2020年我国城镇化率已达63.89%。城镇经济的快速发展伴随着人口密度大幅上升，民生的排水问题逐渐成为影响城市良性发展的因素之一。 % ]3 @2 B6 y6 g6 f
在二零二一年底，某污水处理厂就面临污水管道测流的难题，他们对污水提升泵站长距离输送的流量非常关注，但历经两次不同测流产品的试用，都未能得到可靠的实时流量数据。为此，二零二二年二月份水厂开启了第三次设备尝试，引进了赛莱默旗下品牌SonTek管道式声学多普勒剖面流量计IQpipe，安装在泵站出水约20米的位置，进行长期考核测验。
1 U3 ~/ z4 f& D4 _, i: w 历经长达一年的数据监测，第三次的设备选型与测验结果获得认可与肯定。IQpipe较好地满足用户测流需求，有效地为污水处理厂区域内排放量的监督、处理量的预测以及水资源调度等，提供了实时准确的水量信息，其意义重大。
! K( x: Z! b/ ^. K$ X) U) L 在本次测验中，采用的IQpipe流量仪能够提供高质量的水流数据保障，得益以下几个方面的原因：
3 d9 E/ i* f" x( w W 环境选址与组架设计 ) l4 E- U0 u- p/ s; J: C$ V6 g
成效：测流点位于泵站粗格栅之后和集成商设计的U型安装支架发挥了很大作用，很大程度降低了设备维护工作量； 2 j- g% k9 Y3 ]) j$ w
IQpipe工作原理：更高的声频3MHZ、脉冲式的声学多普勒流速剖析 : \9 j& l; @$ }1 s. ^* ~
成效：相比其它原理抗气候/磁场等因素干扰；提供高分辨率、高精确度、多流层、三维矢量的实时流速剖析，满足满管和非满管状态的管道测流需求； 4 U- D8 {! n! ^* ?0 A$ ~1 A# p
IQpipe测流模式：水下四波束同时仰视测流，Smartpulse技术
5 Z- Y, }4 U- O 成效：以更多角度和垂线方向的实时测流方式，置信度更高；Smartpulse技术保障环境适应性，特别适用于管道内常见的水流速不均、絮流、回流、弱流等情况。一台IQpipe等于多台其它测流仪且性能突出； 4 i- m/ U; E M4 U# x2 o/ _6 u
IQpipe的截面积测验：内置双水位的测深设计
9 c& A2 g. X) q8 J 成效：不同原理双水位的水深数据可同时输出，工作时相互作用，不受水体杂质多或气压波动的测深影响。保障了水位数据更精确，流量汇算所需的截面积数据高精度
2 O' q+ O+ c: ^4 t! D5 d( {; S IQpipe流量算法：内置了SONTEK专门针对管道流量的算法 8 a3 A4 g. _- k/ v( O; o6 G
成效：简单的设置，就能得到准确的流量数据；而且特殊环境或更高数据要求支持率定分析 
. ~$ @2 W( Z _ 污水处理厂 俯瞰图
) I- F4 v/ Y% H 背景
5 R! ]0 R, [* O! y, X 某污水提升泵站位于城市新区，担负着高校校区及周边小区的污水输送任务。污水处理厂的管理者们非常关注该泵站的流量数据，曾先后采用电磁流量计和连续式声学多普勒测流仪，以便实时监测管道内的污水流量，但采集数据不理想，没有达到用户预期需求。 
7 t+ ~' N5 D6 K2 h G0 G* c+ g4 w 为此，赛莱默与污水处理厂就管网流量测验共同进行深度研讨，并多次赶赴现场实况勘察，
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调研工作
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; q( [2 j ^& `# M* S) I& j 污水提升泵站的输送水体主要为居民生活污水和雨水，管道长度约5.6公里，管道直径1.8米，管道的材质为不锈钢。我们经过实况勘察和调研，记录了现场测流存在主要特点:
& D& \5 ^1 q! @9 D 排水管的管壁，不能断开、变径和打孔
7 @7 t) s; F- Y# O. ?, n( E 污水输送管路经常处于不满管状态 U5 q7 T$ Q/ H* Q: @0 Q9 o
管道的水位偶尔很低，水流缓慢
$ ^; ]1 {3 k' m2 w8 ~8 f5 _ 水质和流速变化较大，有回流情况
+ p2 q4 x8 |" C+ R% Q2 u 水体浑浊，雨季杂质更多
( X0 Y" q) \; B8 N, ` 流量数据要求高，精度最好在10%以内 
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选型分析 % h% f% C2 Z8 n, O
* ^: s3 p' K2 C- H' c 城市排污管网测流产品的选型时，满管优先选择电磁流量计。但在非满管条件下，往往会涉及到复杂的水体组份，管道材质的差异、液位变化的频次、市场繁多测流品牌以及价格、维护成本等因素，让业主很难做出最佳选择。 
0 \' H2 ^/ d1 u 市场上不同测流产品良莠不齐，不同产品之间进行同步比测，有时数据差别都很大，业主甚至不清楚应该以哪组数据为准，从何处溯源。 ! U" M' t, O% i6 b
针对这种情况，赛莱默推荐声学多普勒剖面测流技术，尤其在非满管管道测流情况，且用户仍非常关注流量数据准确性的时候，理由如下：
6 i Z# d# E1 M 从技术角度出发，声学多普勒剖面测流的是水下多流层剖析，是公认最为成熟的测流手段之一。除了满管状态下应用的电磁流量计，声学多普勒剖面测流仪相比较其它原理的测流仪而言，它的测量结果更具真实性和代表性，在很多行业和领域可以视为其它测流仪的溯源数据。 3 E: W; i7 x$ D, f4 W. a
从实用角度出发，声学多普勒流速剖面仪作为当前流行的一种测流产品（业内称为“ADCP”），安装简便，日常运行成本低。它是通过水下换能器发射脉冲式声波，可以为用户提供具代表性的瞬时流量、平均流速、多流层流速、断面面积以及累计流量等水流信息。 2 n5 A' e+ D- x2 A% b+ |
考虑到北塘项目现场长期处于非满管，我们根据综上情况最终向用户推荐SONTEK-IQ系列的底座式多普勒剖面流量计。同时，我们明确告知用户IQ设备不具备防爆功能；并且如果水中漂浮物或泥沙含量过大，潜在定期维护量也会增加，用户表示理解支持。  1 ~% K/ u1 i/ c1 t$ E
实测分析 0 F# Y( U( a& l1 o2 l& [. ]
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往复流态的测验效果 2 s$ X% d- o% h! A5 O
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2022年2月25日调试设备时，管网水流状态非常不稳定，提升泵并没有正常开启。水流处于受上游原水水力影响，呈现往复流态。 ) _! w. @ G" A$ p& T+ N/ h
IQpipe准确记录了此时的水流状态的数据，水深约0.7米，水流在±20cm/s之间波动，累计水量缓慢上升。如下图标： 
/ B* _ Q* q2 G# s 用户平台采集的流速数据曲线图  . `% d5 Y: [. m8 Y$ X( i
IQpipe自带客户端的流速/流量/水位数据曲线图 * W4 [6 I: {+ [) R
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突变流态的测验效果 / q% d4 B' f) P# n0 }: J* w
$ l/ n' ]* \, j0 o7 S; `5 F) G 2.1 2023年6月7号14时左右大雨引起了流量突变，雨停后流量又回到原初。IQpipe记录了过程的数据，瞬时流量从0.2018m³/s上升到约0.3m³/s，雨停后很快恢复到0.22m³/s附近。如下图表  ; Z1 E X% f" d
2.2 2023年4月19号～4月30号期间，因为现场的提升泵进行几次停水维护作业，管道的瞬时流量快速降低为0，启动泵后又恢复正常的几个时间。IQpipe记录了泵站几次维护的流量突变情况，如下蓝色▲标记：  ; A* T5 O: ?) v# n& J8 U* H
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长期稳定性的测验效果 9 C& H! f3 i2 P( P; {
6 L3 j& G! g" K IQpipe在现场运行已经有一年三个月，除初期调试数据和正常维护工作，设备持续稳定为污水处理厂提供可靠的流量数据。如下数据日报、月报、年报数据表示例: 
! L: v. g6 g- D0 p" x 案例总结 : w! W; O: k2 S
如何快速获取真实可靠的流量数据，对水资源管理者们准确掌握排水管网的排放总量，对城市水资源的合理调度、污水排放的有效监管有着非凡的意义。
y* N* e! \4 e/ L$ } [ 在城市排水管网测流项目中，繁多的流量计，为何选择IQpipe呢？
8 I( L3 l2 s; h5 i8 ?0 ~6 @/ B6 J; q 产品集多功能合一，小巧、细长、扁平的外型设计，有效降低污物清理的维护量。 % r. e1 @' m, @3 X6 U
产品自带内存和CUP处理系统，无需二次仪表独立运行，占用空间少、易安装、功耗低。
1 d) ` r G9 B# t+ i. ?2 ]: x 产品具备两种不同原理的双水位测深系统，科学的自切换和自校正逻辑保障在任何水体中，深度的准确性。
0 P8 {# b- Q( ]* o7 w& ? 注：深度数据精度直接影响流量数据里截面积的精度。 3 i7 a% M& g( ~9 F; I
产品工作在水下，比非接触式的流速仪更具有代表意义。以多角度、多流层的方式，实时剖析四束垂向的水流信息，最终汇算成流量数据。一台IQpipe的测流代表性相当于多台其它测流仪。
+ L' O& i9 m* i$ Q( i/ ]& g IQpipe的技术核心是采用了高频3MHZ的SONTEK智能脉冲技术，噪音低、分辨率高，水流环境自适应并且抗气候因素和磁场干扰能力强，满足用户对数据精度的高需求。
, f; q# \5 H( H5 Y2 p( Z" e7 z 产品是针对管道测流专门设计的一款ADCP流量计，内置科学的管道测流算法，支持率定分析，对管道型测流场所有更好的适应性。
: ?% c! P) m8 Z3 e" j5 X* |' F {8 L 产品可以实现满管、非满管状态的管道实时测流。从本案例也印证了无论管网处在丰水或枯水，甚至回水情况时，IQpipe设备都能清晰为用户提供实时可靠测流数据。 8 ~! R; Y7 W- s( {
当然，任何水下设备都有一个共同的课题：当设备处在悬浮物、漂浮物和沉积物冗多的水中，清理杂物的维护工作频率会很高。如果水资源管理者们仍需准确的流量数据，则需提前解决或规避杂物的干扰。方式不局限如下：要考虑合理的选址，灵活地设计支架、过滤装置或反冲洗系统。如本次案例中，生活污水的流量监测维护频率可以达到一个月以上，这与选址和现场设计密不可分。注：项目的选址是在污水提升泵之后，提升泵前端的生活污水经过了一步拦污粗格栅的过滤，并且现场灵活设计了U型支架安装，这两点都非常重要。
1 d1 Z. J7 O$ j2 Y( W( } 综上，IQpipe产品的性能可靠、数据准确、抗气候与磁场环境干扰的能力强，尤其测流的实时剖析能力优势明显。产品应用在城市雨污水管道测流时，如能合理的解决或规避漂浮物或沉积物杂多的影响，既能保障管网中各种水位下的高质量数据，又能达到极低的维护成本，是在这类水域下测流的最佳工具之一。 7 {9 B& Q- l% O: E& E$ b, t1 y
参考文献
3 r/ v& {# l& c6 L/ c8 Y [1] SL247-2012水文资料整编规范[S]．北京：中国水利水电出版社,2012．
" s& Q; g" h6 u1 g- Y [2] SonTek技术白皮书.XA00118. 声学多普勒流量计类型比较:低成本的连续波与多流层脉冲波.  ! n3 I1 b2 ]$ x$ G9 i
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