城市排水管网作为重要基础设施，其运行状态监测对防汛排涝、水污染控制意义重大。流量监测作为重点环节，需依托科学计算公式与先进监测系统实现准确测量。以下从流量计算原理、监测系统构成、技术应用等维度展开详细解析。

一、排水管网流量计算重点原理与公式

流量计算基于流体力学基本原理，通过测量流速与过流截面积乘积获得。当前主流计算方式分两类：一类是基于多普勒效应的流速测算，另一类是结合水位深度的截面积推导。

多普勒超声波流量计算中，传感器发射超声波信号，流体中悬浮颗粒反射信号产生频移，依据频移量与流速关系公式可算得流速。具体公式为：v=2f0×cosθfd×c，其中v流速，fd是多普勒频移，c为超声波在介质中传播速度，f0是发射信号频率，θ为发射波束与流体流向夹角。获取流速后，结合管道截面积计算流量，公式为：Q=v×A，Q表示流量，A是管道过流截面积。

对于雷达水位监测，通过电磁波反射原理测量水位深度，再根据管道几何参数计算截面积。

二、监测系统硬件构成与技术特点

现代排水管网监测系统采用非接触式测量技术，主要由传感器单元、数据采集传输单元、供电系统构成，不同监测场景配置不同系统方案。

雷达水位监测站重点组件为雷达水位传感器，其波束角通常小于 10°，可减少井壁干扰，测量范围达 7 米，精度 ±3 毫米。该系统搭配锂电池供电模块与 RTU 远程终端单元，支持 GPRS、4G 等多种通信方式，能实现 7×24 小时无人值守监测。数据采集频率可设定，默认 5 分钟采集一次，水位超警戒值时自动提高上传频率，满足预警需求。多普勒超声波流量计，可同时测量流速、水位、流量参数。流速测量范围 0.02 - 5 米 / 秒，精度 ±1%；流量测量精度 ±2 - 3%，适用于不同管径管道。系统采用模块化设计，不锈钢安装支架可拼接拆卸，便于井下安装维护。供电系统采用高容量锂电池，配合低功耗设计，续航可达 6 个月以上。

含水位监测功能的复合型监测站，将雷达水位计与超声波流量计集成，弥补单一设备监测范围不足。雷达水位计安装于井口，监测窨井整体水位，超声波流量计置于管道低端测量流速流量，二者数据融合提升监测全面性，尤其在汛期能提前预警内涝风险。

三、系统工作模式与数据管理机制

监测系统运行采用智能化工作模式，兼顾数据准确性与能耗效率。正常状态下，设备按设定间隔休眠与唤醒，如每 5 分钟唤醒采集数据后再次休眠，降低功耗。当监测参数超阈值，如水位达警戒高度、流量突增，系统自动切换至实时监测模式，缩短数据上传间隔，通过短信、平台弹窗等方式报警。

数据管理方面，系统具备本地存储与补报机制。RTU 单元内置 flash 存储与 TF 卡扩展槽，支持比较大 256GB 存储容量，可保存数年历史数据。通讯故障时数据缓存本地，恢复后自动补传，确保数据完整性。管理平台对采集数据分类处理，通过算法分析流量变化趋势，结合气象数据、管网模型预测运行状态，为调度管理提供依据。

远程维护功能是系统重要特性，工作人员可通过无线方式远程配置设备参数、升级程序，无需现场操作。例如调整报警阈值、修改数据采集频率，提高维护效率。同时系统支持 “一包多投” 功能，数据可同时传输至多个管理中心，满足不同部门监管需求。

四、监测站点布设原则与安装规范

科学布设监测站点是保证系统有效性的基础，需结合管网拓扑结构、水文特征综合考量。主干管、重要管线及调蓄构筑物出口以流量、水位监测为主，商业区、居民区内部以水位监测为辅。污水厂汇流前分支节点、多条管道汇流处需重点布设流量监测点，大管径管道汇合处、长距离运输管道设置水位监测点。

安装位置选择严格遵循技术规范，传感器应安装在水流平缓、无回流漩涡的区段，避开排水口、落水井、管道弯曲等影响测量精度的位置。若需在管道结合处附近安装，应选在水位较低一侧，且距拐点至少 10 倍管道直径距离。安装环境要求检查井结构稳固，避免井壁疏松影响支架固定。

具体安装时，雷达水位计通过 L 型不锈钢支架固定于井盖正下方，保证水平安装；多普勒超声波流量计借助可拆卸支架置于管道低端，探头朝向水流方向。供电系统安装于井口附近，便于通讯与电池更换。所有线缆需用波纹管保护，防护等级达 IP68，适应潮湿井下环境。