一种地下排水暗管的流量监测方法技术

一种地下排水暗管的流量监测方法，涉及流量监测领域。地下排水暗管的流量监测方法是根据资料确定目标监测管段及目标监测井并建立目标排水区域雨洪模型；分别对目标监测井及目标监测管段进行监测，获得目标监测井实测液位及目标监测管段实测流量的时间序列；根据监测得到的液位及流量的时间序列对目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证；由率定后的雨洪模型计算获得目标监测井模拟液位及目标管段模拟流量的时间序列作为液位～流量标准曲线；将目标监测井的实测液位数据通过液位～流量标准曲线进行换算得到目标监测管段的计算流量。该地下排水暗管的流量监测方法安装灵活、观测简便、量程范围广，可实现排水暗管明满交替状态下的在线监测。

A flow monitoring method of underground drainage pipe

【技术实现步骤摘要】
一种地下排水暗管的流量监测方法
本申请涉及流量监测领域，具体而言，涉及一种地下排水暗管的流量监测方法。
技术介绍
城市的地下排水暗管水质复杂，流态多变，且地下排水暗管内监测仪表难以布置，工程中多在地下排水暗管的检查井或排水出口进行仪表布设。现有的流量测量方法主要有容积法、流速面积法和水力学法(堰法、测流槽法)等，但应用于暗管流量测量时多受使用环境限制，尤其在暗管出现明满交替的情况下，上述测流方法均无法完成暗管流量全程在线监测功能。液位作为间接反映流量的水力参数常被视为流量的表征参数之一，虽然液位易于实现非接触式的在线监测，但由于降雨随机性及产汇流过程的复杂性，受洪水涨落过程的影响，在一定规模排水区的排水管道内，液位与流量呈现复杂但稳定的对应关系，目前尚未有根据排水管道中液位～流量对应关系进行流量测量的方法。因此结合流量涨落过程，确定液位～流量对应关系，对于以液位表征流量具有重要意义。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种地下排水暗管的流量监测方法，该方法具有安装灵活、观测简便、量程范围广的优点，可实现排水暗管明满交替状态下的在线监测。本申请的实施例是这样实现的：本申请实施例提供一种地下排水暗管的流量监测方法，其包括以下步骤：根据目标排水区域的管网资料确定目标监测管段及目标监测井，并建立目标排水区域雨洪模型；分别对所述目标监测井的液位及所述目标监测管段的流量进行监测，获得目标监测井实测液位及目标监测管段实测流量的时间序列，根据监测得到的液位及流量的时间序列对目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证；由率定后的雨洪模型计算获得目标监测井模拟液位及目标监测管段模拟流量的时间序列，以此作为液位～流量标准曲线；将监测得到的目标监测井的实测液位数据通过所述液位～流量标准曲线进行换算，得到所述目标监测管段的计算流量。在一些可选的实施方案中，所述目标排水区域是下垫面径流特性、地面坡度、管道坡度及管道曼宁系数相对稳定的排水区域；所述目标监测管段是在所述目标排水区域的管网系统中的目标监测管段或目标排水区域的排水口。在一些可选的实施方案中，建立目标区域雨洪模型时，率定目标排水区域的下垫面径流特性及管道曼宁系数。在一些可选的实施方案中，所述目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证包括根据目标监测管段实测流量、目标监测井实测液位的时间序列过程，对模型参数及液位～流量标准曲线进行率定并验证。在一些可选的实施方案中，所述换算得到目标监测管段计算流量是将目标监测井的实测液位数据通过所述液位～流量标准曲线计算而得；目标监测井液位在液位计测量范围内且在方法量程范围内，即可根据液位～流量标准曲线进行流量换算。本申请的有益效果是：提供了一种非接触式的流量测量方法，相较于现有技术，本方法具有安装灵活、观测简便、量程范围广的优点，可实现排水暗管明满交替状态下的在线监测。本申请在验证目标地块液位～流量曲线稳定的基础上，考虑洪水涨落过程对液位～流量对应关系的影响，实现更精确的流量测量；监测井液位在液位计测量范围内且在方法量程范围内，即可根据液位～流量标准曲线进行流量换算，因此可实现明满交替的管道流量测量。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中选取的目标排水区域地理位置图；图2为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中目标排水区域的用地类型图；图3为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中目标排水区域的汇水区划分图，目标监测井及目标监测管段已在图中标出；图4为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中2018年8月11日降雨目标管段的模拟及实测流量过程图；图5为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中2018年8月11日降雨目标监测井的模拟及实测液位过程图；图6为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中2018年8月11日降雨目标监测井及目标监测管段的模拟及实测液位～流量曲线图；图7为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中的目标监测井及目标监测管段的液位～流量标准曲线图；图8为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中2018年8月15日降雨过程及目标监测管段模拟流量过程图；图9为本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法中2018年8月15日降雨目标监测管段实测流量与通过液位～流量标准曲线换算得到的流量对比图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以下结合实施例对本申请的地下排水暗管的流量监测方法的特征和性能作进一步的详细描述。本申请实施例提供一种地下排水暗管的流量监测方法，其包括以下步骤：根据目标排水区域的管网资料确定目标监测管段及目标监测井，并建立目标排水区域雨洪模型；分别对所述目标监测井的液位及所述目标监测管段的流量进行监测，获得目标监测井实测液位及目标监测管段实测流量的时间序列，根据监测得到的液位及流量的时间序列对目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证；由率定后的雨洪模型计算获得目标监测井模拟液位及目标监测管段模拟流量的时间序列，以此作为液位～流量标准曲线；将监测得到的目标监测井的液位数据通过所述液位～流量标准曲线进行换算，得到所述目标监测管段的计算流量。本申请实施例提供的地下排水暗管的流量监测方法基于以下原理：雨水在排水管道内的运动可采用以下的圣维南方程组进行描述，以在各种管道坡度和入流条件下，模拟洪水波在管道中的传播及回水过程；式中：Q为过流断面流量；χ为距水道某固定断面沿流程的距离；Z、u、A分别为χ处过流断面底部高程、过流断面流速及面积；S0为坡降系数；Sf为摩阻系数。由于圣维南方程组中扩散项的存在使洪水波的波峰逐渐坦化。涨水时，同一液位计算流量相较于运动波偏大，落水时则反之，因此，涨落水过程中，出现液位～流量非单值对应的绳套曲线。对于特定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下排水暗管的流量监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n根据目标排水区域的管网资料确定目标监测管段及目标监测井，并建立目标排水区域雨洪模型；/n分别对所述目标监测井的液位及所述目标监测管段的流量进行监测，获得目标监测井实测液位及目标监测管段实测流量的时间序列，根据监测得到的液位及流量的时间序列对目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证；由率定后的雨洪模型计算获得目标监测井模拟液位及目标监测管段模拟流量的时间序列，以此作为液位～流量标准曲线；/n将监测得到的目标监测井的实测液位数据通过所述液位～流量标准曲线进行换算，得到所述目标监测管段的计算流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下排水暗管的流量监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
根据目标排水区域的管网资料确定目标监测管段及目标监测井，并建立目标排水区域雨洪模型；
分别对所述目标监测井的液位及所述目标监测管段的流量进行监测，获得目标监测井实测液位及目标监测管段实测流量的时间序列，根据监测得到的液位及流量的时间序列对目标区域雨洪模型的参数进行率定并验证；由率定后的雨洪模型计算获得目标监测井模拟液位及目标监测管段模拟流量的时间序列，以此作为液位～流量标准曲线；
将监测得到的目标监测井的实测液位数据通过所述液位～流量标准曲线进行换算，得到所述目标监测管段的计算流量。


2.根据权利要求1所述的地下排水暗管的流量监测方法，其特征在于，所述目标排水区域是下垫面径流特性、地面坡度、管道坡度及管道曼宁系数相对稳定的排水区域；所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江云，李瑶，林进昌，蒋龄颖，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42