DB11/T 2310-2024 大口径输水管涵流量监测规程 超声传播时间法

ICS17.120.01

CCSP56

DB11

北京市地方标准

DB11/T2310—2024

大口径输水管涵流量监测规程超声传播时

间法

Codeforfluidflowmonitoringoflargediameterwatertransmission

culvertUltrasonictransit-timemethod

2024-09-23发布2025-01-01实施

北京市市场监督管理局发布

DB11/T2310—2024

目次

前言..................................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4符号................................................................................3

5测量原理............................................................................3

6监测方案设计........................................................................4

7现场安装调试........................................................................6

8测量不确定度评价....................................................................7

9原始数据诊断分析....................................................................9

附录A（规范性）权重系数............................................................10

附录B（资料性）三维坐标法几何参数测量..............................................12

I

DB11/T2310—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由北京市水务局提出并归口。

本文件由北京市水务局组织实施。

本文件起草单位：北京市河湖流域管理事务中心、北京市水资源调度管理事务中心、北京市水文总

站、北京市南水北调环线管理处。

本文件主要起草人：杨卓、宋磊、张会敏、王彦强、王振宇、杜龙刚、孙凤刚、张可欣、于京波、

季明锋、张涛、葛晖、杨子超、肖颖、陈鹏、张辉、刘超、张欣、张禄东、李伟、冯涛、常鹏、胡晓斌。

II

DB11/T2310—2024

大口径输水管涵流量监测规程超声传播时间法

1范围

本文件规定了采用接触式超声传播时间法测流装置（以下简称测流装置）的大口径输水管涵流量监

测的测量原理、监测方案设计、现场安装调试、测量不确定度评价以及原始数据诊断分析等内容及要求。

本文件适用于断面为封闭的圆形、矩形或异型有压流道，直径或等效直径不小于DN800的大口径

输水管涵流量监测。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T35717水轮机、蓄能泵和水泵水轮机流量的测量超声传播时间法

JJF1001通用计量术语及定义

JJF1358非实流法校准DN1000～DN15000液体超声流量计校准规范

3术语和定义

JJF1001界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

超声传播时间法ultrasonictransit-timemethod

利用超声波在水体中逆流传播时间与顺流传播时间之差求出声道流速，利用声道与流道轴线的投

影关系求出声道轴向流速，通过积分算法计算面平均流速，进而由面平均流速与面积的乘积得到流量的

方法。

超声传播时间法测流装置dischargemeasurementdeviceofultrasonictransit-timemethod

采用超声传播时间法进行流量测量的装置。

3.13

等效直径equivalentdiameter

矩形或异形断面流道按相同面积的圆形流道换算得到的直径。

超声换能器ultrasonictransducer

测流装置中利用压电陶瓷来实现电输出和机械振动输出相互转换的部件，亦称超声探头。

内贴式超声换能器built-intransducer

1

DB11/T2310—2024

安装固定在流道内壁上的超声换能器。

声道ultrasonicpath

超声在成对的超声换能器间传播的实际路径。

声道长度ultrasonicpathlength

超声在成对的超声换能器之间传播的实际距离。

声道角ultrasonicpathangle

声道与流道轴线之间的夹角。

声道高度ultrasonicpathheight

声道相对于流道中心的高度，其绝对值为声道与流道轴线之间的最短距离。以流道中心以上为正值，

以下为负值，正好过流道中心为零。相对声道高度为声道高度与半径（圆形流道）或半高（矩形流道）

的比值。

超声换能器凸出高度transducerprotrusionheight

超声换能器外形最高点到流道内壁的垂直距离。

3.10

凸出比protrusionratio

超声换能器凸出高度与圆形流道断面直径（或矩形流道断面宽度或其它异形流道等效直径）之比。

声道层ultrasoniclayer

声道高度相同的两个声道所在的层面。

声道面ultrasonicplane

声道角相同的一组声道所在的流道斜截面。

2

DB11/T2310—2024

4符号

下列符号适用于本文件。

B：矩形流道断面宽度，单位为m。

C：水介质声速，单位为m·s-1。

D：圆形断面直径或其它断面等效直径，单位为m。

H：矩形流道断面高度，单位为m。

N：声道数。

Q：断面流量，单位为m3·s-1。

R：圆形流道半径，单位为m。

tu：声道i的逆流传播时间，单位为s。

td：声道i的顺流传播时间，单位为s。

∆t：超声传播时间差，单位为s。

V声道i的声道投影流速，单位为m·s-1。

proj,i：

V声道的声道轴向流速，单位为·-1。

i：ims

d声道的声道高度，单位为。

i：im

t声道的相对声道高度。

i：i

α声道i的声道高度角，单位为°。

i:

声道的声道角，单位为°。

ϕi：i

Li：声道i的声道长度，单位为m。

ωi：声道i的权重系数。

5测量原理

声道流速的测量

5.1.1测流装置通过测量超声在水中传播的时间来计算流速和流量。如图1a)所示，一对超声换能器

以声道长度L、声道角ϕ安装在流道两侧，超声逆流传播时间tu大于顺流传播时间td。

t=−LCVü

u(proj)ïïìVproj=(1tdu−×12tL)

ýíÞ…………..（1）

t=LCV+C=1t+×12tL

d(proj)þïîï(du)

5.1.2由式…………..（1）可以得到声道轴向流速：

VprojLö11Lt∆

V==ç√−×=…………….（2）

cosϕ2cosϕϕè↵tdtu2costtdu

5.1.3超声换能器安装时通常会凸出于流道边壁，如图1a)所示。对于超声换能器凸出比大于等于

0.5%的情况，应在声道轴向流速计算时修正凸出效应的影响。

3

DB11/T2310—2024

a)声道轴向流速的测量b)用多个声道积分计算流量

图1超声传播时间法原理示意图

管涵流量的计算

5.2.1测流装置在不同的声道高度平行布置若干声道，来测量声道轴向流速并计算流量，如图1b)所

示，宜采用相对声道高度tii=dR（圆形流道）、tii=dH(2)（矩形流道）来表征声道的安装位置，其

中圆形流道也可采用声道高度角αii=arcsint来表征声道的安装位置。超声换能器应严格按照表A.1中的

相对声道高度进行安装。

5.2.2圆形流道的流量计算宜采用圆形优化积分法（OWICS），也可采用高斯-雅可比积分法（Gauss-

Jacobi）：

NN

2（）

Q=Rååωi×Vi××LW,isinϕi=2RVωαico