明渠超声波流量计
随着环境污染问题日益严重，我国对建立环境管理体系，加大环境监测力度提出了更*要求。目前，国内重点排污企业均安装了 污水自动监测系统，保证污水排放的数据能够实时上传至市、省环境监测部门和国家环保主管部门。为了保证上传数据的有效性，国家环保部发布了 HJ/T355－2007《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范》和HJ/T356－2007《水污染源在线监测数据有效性判别技术规范》等规范性文 件。这些文件对有关水质的监测数据（如化学需氧量CODcr、氨氮NH3－N、总磷TP、pH值）等，详细规定了试验项目和数据要求，但对如何保证水量的 流量监测数据的准*，却没做要求。
随着主要污染物总量减排监测要求的提出，这种情况日益被发现和重视。2014年底环境监测部门已有人提出关于污水流量监 测质量监督检查的技术和方法。但从流量计量*的角度来看，环监部门提出的方法仅对相关计量检定规程项目进行了简化和重组，并没有进行深入的计量技术分 析，无法保证现场流量数据的准*度。而本文则根据现场检定明渠污水流量计的大量样本数据，做出了一定的研究分析，为进一步准*实现污水流量在线监测打下了 一定的基础。
1 污水流量测量
1.1 原理及组成
由于排污口*化和视频监控的需要，污水流量自动监测系统以堰槽式明渠流量计为流量计量的主要方式。堰槽式明渠流量计的 原理是在明渠中设置*量水堰槽（如巴歇尔量水槽和矩形薄壁堰等），并按规定位置测量水位，则流过堰槽的流量与水位呈单值关系，根据相应流量公式或经验关 系式，将测出的水位值换算成流量值。流量计由*量水堰槽和液位流量转换仪表（二次仪表）所组成。如图1所示。
图1 堰槽式明渠流量计系统示意图
据统计，本次试验污水流量自动监测系统共计348台堰槽式明渠流量计。其中，巴歇尔槽式占68.2%，矩形薄壁堰占14.5%，其他堰槽类型占17.3%，本文以*巴歇尔槽明渠流量计为例进行分析。
1.2 *巴歇尔槽明渠流量计算的数学模型
*巴歇尔槽流量Q按下式计算：
（1）
式中：C为流量系数；b为喉道宽度，m；ha为实测液位，m。
由*巴歇尔槽明渠流量计的基本原理和流量计算公式可知，流量测量的准*度直接依赖于流量系数C的准*度、喉道宽度测量的准*度和实测液位的准* 度。其中，实测液位的准*度评估又包含三个因素的影响：液位计测量的准*度、测量液位计零点的仪器的测量准*度和液面的扰动情况。
2 现场流量测量准*度的影响因素
通过上述分析，我们可以总结出基于明渠流量计的污水在线监测系统中，影响流量测量准*度的主要因素有以下几个方面：
1）堰槽的类型，主要*定流量系数的测量准*度；
2）实测液位的准*度，主要取决于液位计测量的准*度和测量液位计零点的仪器的测量准*度；
3）液位测量的重复性，由液面的扰动或平稳程度决定，主要影响多次液位测量读数的平均值的测量准*度；
4）堰槽的几何尺寸，主要取决于喉道宽度（或其他堰槽中的板、槽尺寸）的测量仪器的准*度；
5）水位－流量转换误差，由流量计二次仪表的软件产生。由于各种堰槽明渠流量计的流量计算公式涉及多个参数，流量计生产 厂家在软件系统进行换算时，各个参数根据不同的设计尺寸范围以数据库函数的方式进行存储，由于存储空间的限制造成无法足够精*的设置参数，因此造成流量计 显示值的误差。
2.1 堰槽的类型
明渠流量计在进行堰槽选择时，现场主要考虑流量范围和设计施工难度等因素。根据国家计量检定规程JJG771－1990《明渠堰槽流量计试行检定规程》和各种类型堰槽的相关ISO国际*，几种常用堰槽的流量范围和流量系数所引入的测量误差如表1所示。
