城市排水管网是重要的城市基础设施，是城市的地下生命线，是城市旱天转输污水和雨天排涝的骨干工程。排水设施的运行状态将直接影响到城市的日常运行。为有效地了解管网的运行状况，有必要采用先进的监测仪器对部分关键节点进行监测获取管网运行的动态数据。利用关键节点的监测流量，进行数据与图表统计分析，可直观发现监测点上下游管线的过载、溢流、异常水入渗、淤积等问题，并可进行量化评估。管网监测数据可以为城市管网优化、下游污水处理厂日常运营提供关键量化数据。
目前主流的市政排水管网流量监测仪主要超声波多普勒流量计、雷达流量计、电磁流量计等，其中应用最多的是超声波多普勒流量计。本文就多普勒流量计的一些应用优缺点和提高精度的方法进行阐述。
一管网多普勒流量计测量原理
多普勒流量计是以物理学中的多普勒效应为基础，当污水中的杂质颗粒随水流运动时将与流量计之间发生相对运动，从而使得仪器所发出的超声波信号产生频率的偏移，频率的偏移和颗粒的流速成比例关系，通过测量频率偏移从而得到流速。
同时，探头采用陶瓷压力传感器，通过监测水压计算出液位H．当液位小于管径时，非满管．通过液位计算湿周面积乘以流速，计算出污水流量．
探头上安装温度传感器测量污水温度T，用于补偿多普勒传感器由温度引起的本振频率偏移，减少因温度变化对流速测量精度的影响．
将上述探头获得的数据V、H、T，则单位时间内的流量为
Q=S(H)V(T)
式中:Q为单位时间内的流量;S(H)为根据液位高度和污水管道横截面计算出的污水横截面;V(T)为经温度补偿后得到流速．
注意：此流量为瞬时流量。
二多普勒流量计使用问题及原因分析
在排水管网流量监测中多普勒流量计虽然应用广泛，但是其应用受到多个条件限制，影响测量精度。典型的问题包括仪器故障、测量结果不准确、数据波动等。
一.水流状态（最主要、最常见）
1.非满管流态不稳定
多普勒依赖流速分布均匀，排水管网经常半管、脉冲流、波浪流、漩涡流，会导致流速测不准。
2.流速过低
多普勒有最低测速门槛（一般 0.03～0.05 m/s），低于该值会出现数据跳变、归零、虚高。
3.流速分布不均
弯头、三通、变径、闸门、淤积前后，水流偏流、旋流，探头只测局部流速，无法代表断面平均流速。
4.瞬时脉冲流 / 间歇流
雨水、合流制排水瞬间冲击，流量忽大忽小，仪器平均算法跟不上，造成瞬时误差偏大。
二、水质与介质问题
1.水中缺少悬浮颗粒
多普勒靠反射悬浮颗粒测速，清水、低浊度水反射信号弱，流速测不准甚至无数据。
2.气泡过多
气泡会强反射超声波，导致流速虚高、数据跳动。
3.油污、油脂、纤维漂浮
改变声速、遮挡信号，造成反射不稳定。
4.泥沙、高浓度悬浮物
信号衰减严重，深度大时接收变弱，精度下降。
三、安装与位置（工程上影响最大）
1.直管段不足
要求上游≥10D、下游≥5D直管段，否则流场紊乱，误差直接放大。
2.探头安装角度 / 位置不对
- 倾斜角度不对
- 探头未对准水流中心
- 插入深度不够 / 过深
都会导致测的不是主流区流速。
3.管壁结垢、腐蚀、内衬不均
超声波穿过时声路偏移、衰减，造成信号失真。
3.多探头安装不同步
双声道 / 四声道安装高度不一致，会造成断面计算错误。
4.井内干扰
井内空间小、有支架、管道偏心、跌水，都会破坏流场。
四、设备本身因素
1.测量频次低
受安装环境影响，目前管网流量监测设备一般为电池供电，为了延长测量时间，往往牺牲了测量频次。市政排水管网波动性很大，用瞬时流速和瞬时液位表征单位时间流速和液位计算累计流量，测量频次越低，误差越大。
2.声速设置错误
未按污水实际声速校准，默认用清水声速会带来系统误差。
3.断面参数设置不准
管径、坡度、液位换算错误，会导致流量计算偏差远大于流速误差。
4.温度补偿不足
水温变化影响声速，未补偿会带来缓慢漂移。
五、淤积、堵塞与结构变化
1.管道底部淤积
实际过水断面变小，仪器仍按满管 / 原管径计算，流量偏大。
2.探头被淤泥、毛发、油污包裹
信号衰减、反射乱，流速忽高忽低。
3.管道变形、沉降、错位
改变流场与过水断面，导致固定算法不再适用。
三管网多普勒流量计应用问题解决方法
- 定期清理探头，避免淤积，垃圾缠绕。
- 加密测量频次。频次越高，瞬时流量越精准，累计流量也越精准。但是加密测量频次也会要求设备供电容量提供，增加造价和设备重量。
- 改用双声道 / 四声道多普勒，比单声道精度高一个等级。
- 与便携式多普勒、流速仪比对，修正系数、断面参数。
四参考文献
[ 1 ]田志勇.超声波多普勒流量计在排水管网流量监测中的应用.市政技术，2008，26（1）
[ 2 ]张健，覃翠，余辉龙，等．城市污水管网流量监测系统的设计与实现［J］．南京工程学院学报:自然科学版，2016，14(1):28－31．
