雷达超声双模技术破解排水管网测流难题 满管非满管状态实现智能自适应监测

问题——城市排水管网测流面临“工况切换”挑战;业内人士介绍,城市排水管网在日常重力流条件下多为非满管状态——管内存在自由水面——水位与流速会随坡度和来水量变化而波动。一旦遇到短历时强降雨、汇水区来水集中增加,或下游河道水位抬升、闸泵调度等因素影响,管道可能在短时间内由非满管转为满管,甚至进入压力流。满管与非满管频繁切换,使同一监测点在不同时段呈现不同的水力特征,成为流量监测的长期难题。 原因——两类水力条件决定测量机理难以“一套方法通用”。在非满管状态下,水流具有自由水面,流速受重力、糙率和坡度等因素影响较大,通常通过水位与流速即可推算断面流量;而在满管状态下,自由水面消失,流量变化更多受压力、充满程度及流态变化影响,若仍依赖单点流速或单一原理测量,在流态复杂或压力波动时易出现偏差。也就是说,工况变化带来的不只是“量程变化”,而是测量边界条件和主导因素的改变。 影响——数据不稳会放大管理不确定性,增加调度成本与风险。排水管网承担防涝排渍、污染削减与溢流控制等功能。若监测数据在工况切换时出现跳变、缺测或误差累积,可能导致管网负荷判断滞后,对瓶颈管段、回水顶托等风险识别不及时,进而影响泵站启停、闸门调度与应急处置的准确性。尤其在极端天气更趋频发的背景下,监测环节出现“信息盲区”会直接削弱城市排水系统的韧性。 对策——以多原理融合实现“随工况变化”的在线测流。针对满管与非满管交替出现的典型场景,对应的企业推出雷达超声流量仪EN400-RDU等产品,采用雷达与超声的双模测流方案,并结合压力、液位等多源数据,实现不同工况的自动适配。其技术组合包括雷达测流速、雷达测液位、超声波测流速、压力测液位等:在非满管状态下,侧重利用雷达对流速与液位的同步获取,提高对自由水面条件下水力变化的响应;在满管状态下,切换至更适合压力流的超声测流,并用压力液位信息进行校核,提升复杂流态下的稳定性与可用性。多技术互补的目标不仅是提升精度,更在于增强工况突变时的数据连续性与可靠性,减少因单一模式导致的监测中断。 前景——“可用数据”将成为智慧水务的重要底座。受访人士认为,未来城市水务将从“看得见”走向“看得准、看得早”,关键在于形成覆盖主干管网、关键节点与易涝点的连续感知网络,并与降雨预报、泵闸调度模型和溢流控制策略联动。双模流量监测设备有望在降雨过程不同阶段提供更稳定的流量信息,帮助管理部门动态识别管网由重力流向压力流的临界点,提前研判承载能力变化,为精细化调度、风险预警和设施运维提供数据支撑。同时,随着设备在线化、标准化和运维体系完善,相关数据还可用于管网校核、淤积与糙率变化评估以及改造投资效益测算,更提升城市基础设施治理的科学性。

从被动应对到主动预防,科技创新正在改变城市治水的方式。这项“中国智造”的监测技术不仅回应了行业痛点,也显示出数字化手段在城市治理中的应用空间。在气候变化影响加深的背景下,以科技提升城市安全韧性的探索,将为全球超大城市的可持续发展提供参考。