流量授课讲义

前不久，国家环保总局下发了《主要污染物总量减排监测方法》，中国环境监测总站也相应下发了配套的《“十一五”主要污染物减排专项监测方案》，其中废水流量为废水必测项目；在2008年01月15日的中国环境监测总站污染源监测会议上，《全国重点工业污染源监督性监测工作方案》（讨论稿）中，废水流量也是废水必测项目。废水流量的测试准确与否，直接关系到污染源废水排放总量以及其他污染物排放总量计算正确与否。可以说，流量测试是污染源总量减排监测和工业污染源监督性监测工作中最基础也是最重要的工作。

下面，我们就流量的相关内容进行探讨。

一、基本概念

流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量（qv ），简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量（qm ），简称质量流量。它的表达式是：

t v dt dv q t v ΔΔΔ0lim →== v t m q t m dt dm q ρΔΔΔ===→0lim 式中：qm 、qv ——在时间间隔ΔT 内通过的流体质量或体积； ρ——流体密度。

从t1到t2这一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值称为累积流量，它们的表达式是：

dt q V t t v ⎰=21

dt

q m t t m ⎰=2

1 对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。

流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。

我们这里只针对废水流量监测中的问题进行分析。q m、m可以通过q v、v和相关数据计算得出。我们下面所讲的流量测试一般指q v 测试。

二、相关标准、资料

2.1 HJ/T 15-1996 超声波明渠污水流量计

2.2 CJ/T 3008.1～5-93 城市排水流量堰槽测量标准

2.3 CJ/T 3017-93 浅水流量计

2.4 JB/T 9248-1999 电磁流量计

2.5 SL 24-91 《堰槽测流规范》

三、废水流量监测

1.测量时间和频次

《主要污染物减排技术规定》（暂行）中第三部分“废水中化学需氧量减排监测技术规定”中5.3.1～5.3.3中对测量时间和频次做

出了相应的规定，《全国重点工业污染源监督性监测工作方案》（讨论稿）也对监测时间和频次做出了要求，这不是本专题的重点，在此不做阐述。这里只强调一点，监测时段和频次要有代表性。

2.监测方法

我们先看一下一般废水排放水路类型。

我们日常接触比较多的为敞口明渠排放，我们首先讨论敞口明渠流量测量问题。

我们通常接触常用的明渠流量仪表按测量原理大体可分为堰法、测流槽法、流速仪法、电磁流量计法和容器法等。

下面我们逐一介绍各种测量方法。

1）堰槽法

排放口处应修建一段满足CJ/T 3008.1～5－93《城市排水流量堰槽标准》的明渠式测流段。（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

表1 常用薄壁堰适用范围

1.1）堰(weir)法在明渠适当位置装一挡板，水流被阻断，水位升到档板上端堰（缺）口，便从堰口流出。水流刚流出的流量小于渠道中原来的流量，水位继续上升，流出流量随之增加，直到流出量等于渠道原流量，水位便稳定在某一高度，测出水位高度便可求取流量。

常用薄壁堰按缺口形状分为三角堰、矩形堰和等宽堰，它们的尺寸范围和流量范围分别如表1所示。堰口尺寸和表面粗糙度要求可查阅标准或规程ISO 1438-1，CJ/T3008.1～5－93，JJG771，均有具体规定。若迎流侧堰口长期使用后磨损成园角以及迎流侧堰壁粗糙变化均会产生测量误差。堰式流量计除堰板部分外，还包括相应液位计以及堰板上游足够长的直渠段和整流段等。

堰式流量计由堰和相应的液位计组成，薄壁堰的测量原理如图1所示，流量Q按式（1）计算。

（1）

式中 K-------流量系数；

h-------堰顶水头，即离堰口水位高度；

n ------取决于堰缺口形状的指数，为5/2或 3/2 。

1.2）测流槽(flume,简称槽)法缩小渠道一段通道断面成喉道部，喉道因面积缩小而流速增加，其上游水位被抬高，以增加流速所需动能（即增加的动能由所抬高水位位能转变过来），测量抬高水位求取流量。

在目前我们接触较多的槽法测流方式中使用最多的就是巴歇尔槽（简称P槽）。

P槽外形如图2所示，喉道宽从25mm至15m，已有定性尺寸。流量Q和喉道上游液位ha间的关系式中，系数C和指数n均因规格而异。具体计算方法大家可参考SL 24-91《堰槽测流规范》P33～P36和CJ/T 3008.3—1993《城市排水流量堰槽测量标准—巴歇尔量水槽》相关内容。

2）流速仪法

排污截面底部需硬质平滑，截面形状为规则的几何形，排污口处

有不小于3米的平直过水段，且水位高度不低于0.1米.（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

通过测出流通通道某局部（点、线或小面积）流速，代表平均流速，再测量水位求得流通面积，乘局部流速与平均流速间的系数，经演算求取流量。

在线监测系统一般采用超声波明渠污水流量计或管道式电磁流量计。

常用的流速仪一般有旋浆式、旋杯式、超声波流量计。我们下发给部分区县的流量计为旋杯式流量计。

3）电磁流量计法

排污口有一段不小于2米的规则平直段，直渠段需符合CJ/T 3017－93的要求，排污口宽度0.8～1.5米，液面高度不得低于0.4米。（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

电磁流量计又分为潜水式电磁流量计和非满管电磁流量计两类，后者目前国内尚未开发，均依赖进口。

潜水式电磁流量计是在渠道中置一挡板截流，挡板近底部开孔并装潜水电磁流量传感器，水流从流量传感器流过从而测出其流量。

潜水式电磁流量计需在渠道中置一挡板截流，在挡板底部装上潜水电磁流量传感器，如图3所示。挡板截住渠道，迫使水流只能从流量传感器中流过，以较原来高的流速通向下游，从而抬高档板上游的水位，产生挡板上下游水位差h，此水位差的势能转变为流速υ的动能，即