CN105842475A - 一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水力学测量方法技术领域，特别涉及一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法。本发明主要是解决现有技术存在的无法准确测量建筑排水系统排水性能的技术问题。本发明采用的技术方案为：一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：1)在被测管道系统中安装电容层析成像系统传感器；2)通过电容层析成像系统传感器采集数据并经计算机处理并储存；3)将电容层析成像系统传感器下移一个传感器长度的距离，依前步再次测量；4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验；5)根据全部测量的数据，建立数据体系和三维动画模型。本发明通过三维数据的测试和分析，为排水理论研究和排水系统定量分析研究提供了直观数据。

Description

一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法

技术领域

本发明属于水力学测量方法技术领域，特别涉及一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法。

背景技术

建筑污废水排水系统一般为气液两相流的重力流排水，在进行工程设计时，为防止排水污水管内的有害废气溢出到居室，须确保在最大设计排水流量下，管道内的气压波动峰值和水封损失不超过规定值。由于不同管径和不同表面粗糙度的管材，在不同流量和不同流体形态下，管道内的气压波动峰值和水封损失有很大的差别。因此，对建筑排水管道系统的水力学测试是进行建筑排水理论研究和取得产品及工程设计参数的重要手段。传统的工程设计参数多来自于理论模拟计算，但由于系统不同，管材及不同管材管件结构下，管内水流形态差异很大，采用传统理论计算的方式，往往造成较大的设计偏差。

在排水横支管排水性能参数测量方面，传统的测量方法无法获取管道内部分充满的排水过程中水流速度和水流横截面数据，这给排水工程设计带来了不确定性，且传统的测试方法无法测试到具有气泡状特点气水混合的雨水排水立管的准确排水量，这也给排水能力设计的流量参数的选取带来困难，设计偏差往往超过10％以上。

目前，有一种通过在透明塑料管材的水流中加入发光粒子材料，再利用高速激光测试仪测试发光粒子的移动速度的方法，以获取水流速度值，但这种试验方法也仅限于透明塑料管材的测量，无法用于测量非透明的铸铁管等金属管材的流速。另一种在透明塑料管材外部观察管内水流形态变化的方法，能为管材管件结构设计提供一定的实验依据，但是这种方法存在的缺陷是：1、这种观察试验只能提供一些定性的研究，无法获取定量值；2、由于管材内壁粗糙度不同，排水时的水流形态差异较大，该试验方法无法观察到非透明铸铁管内水流形态变化状况。

因此，现有的建筑排水管道系统的水力学测试方法存在着测量偏差大、无法获取管道内部分充满的排水过程中水流速度和水流横截面数据、无法测试到具有气泡状特点气水混合的雨水排水立管的准确排水量的缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决现有的建筑排水管道系统的水力学测试方法存在的测量偏差大、无法获取管道内部分充满的排水过程中水流速度和水流横截面数据、无法测试到具有气泡状特点气水混合的雨水排水立管的准确排水量的技术问题，提供一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，可在对建筑排水系统进行排水立管排水流量、压力及水封损失测量的同时，获取排水测试过程中不同管段高度流速、流量、流体形态及水流截面分布状态的准确测试数据，从而为建筑排水基础理论研究验证、排水管材管件结构设计及排水系统工程设计，提供更为准确可靠的试验依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中放水横支管下方的立管外壁上安装电容层析成像系统传感器；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管中放水，通过电容层析成像系统传感器采集排水过程中立管管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在立管外壁上的电容层析成像系统传感器下移一个传感器长度的距离，再次将电容层析成像系统传感器安装在立管外壁上，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管中放水，采集排水过程中立管管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的立管管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比立管管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

所述被测管道为绝缘管道或金属管道。

所述金属管道测量时，在被测金属管道中加装一节与被测金属管道相同内径和粗糙度的绝缘材料制成的测试管道，电容层析成像系统传感器安装在测试管道外壁上。

所述测试方法还可以用于排水横支管排水性能的测量。

所述测试方法还可以用于含有气泡的气水混合两相流的雨水排水管道排水性能的测量。

由于本发明采用了上述技术方案，可在保持管道原有水流状态下，采取非侵入的方式，对不同材质、不同结构管材内的正在流动气液两相流体，进行超过每秒800桢的高速成像拍摄，并可对所拍摄的图像进行计算机处理，得到管内流体整个流动过程中各个时段、各个断面的瞬间图形及面积数据和某一个管段的某一个时段3D体积位移和结构形状数据，从而获得测试过程中管道内的流速、流量及水流形态数据。解决了现有的建筑排水管道系统的水力学测试方法存在的测量偏差大、无法获取管道内部分充满的排水过程中水流速度和水流横截面数据、无法测试到具有气泡状特点气水混合的雨水排水立管的准确排水量的技术问题。与背景技术相比，本发明具有能通过三维数据的测试和分析，再现整个排水过程更为直观的动态三维模型，为排水理论研究和排水系统分析研究提供直观数据的优点。

附图说明

图1为本发明在建筑排水管道系统绝缘立管上的应用结构示意图；

图2为本发明在建筑排水管道系统金属立管上的应用结构示意图；

图3为本发明在建筑排水管道系统排水横支管上的应用结构示意图；

图4为本发明在建筑排水管道系统雨水排水管道上的应用结构示意图；

图中：1.绝缘立管、2.排水横支管、3.电容层析成像系统传感器、4.金属管道用测试管道、5.三通管件、6.金属立管。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例中的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中放水横支管2下方的绝缘立管1外壁上安装电容层析成像系统传感器3；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，通过电容层析成像系统传感器3采集排水过程中绝缘立管1管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在绝缘立管1外壁上的电容层析成像系统传感器3下移一个传感器长度的距离，再次将电容层析成像系统传感器3装在绝缘立管1外壁上，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，采集排水过程中绝缘立管1管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的绝缘立管1管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比绝缘立管1管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

实施例2

如图2所示，本实施例中的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中放水横支管2下方的金属立管6中加装一节与被测金属管道相同内径和粗糙度的绝缘材料制成的测试管道4，电容层析成像系统传感器3安装在测试管道4外壁上；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，通过电容层析成像系统传感器3采集排水过程中测试管道4管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在金属立管6中的电容层析成像系统传感器3和测试管道4下移一个传感器长度的距离，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，采集排水过程中测试管道4管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的测试管道4管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比测试管道4管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

实施例3

如图3所示，本实施例中的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中放水横支管2外壁上安装电容层析成像系统传感器3；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，通过电容层析成像系统传感器3采集排水过程中放水横支管2管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在放水横支管2外壁上的电容层析成像系统传感器3水平移动一个传感器长度距离，再次将电容层析成像系统传感器3装在放水横支管2外壁上，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管2中放水，采集排水过程中放水横支管2管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的放水横支管2管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比放水横支管2管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

实施例4

如图4所示，本实施例中的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中含有气泡的气水混合两相流的雨水排水管道绝缘立管1的外壁上安装电容层析成像系统传感器3；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在排水管道绝缘立管1中放水，通过电容层析成像系统传感器3采集排水过程中绝缘立管1管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在排水管道绝缘立管1外壁上的电容层析成像系统传感器3下移一个传感器长度距离，再次将电容层析成像系统传感器3装在排水管道绝缘立管1外壁上，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间放水，采集排水过程中绝缘立管1管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的绝缘立管1管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比绝缘立管1管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的部分实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其步骤为：

1)在高度为30米以上的建筑排水管道的被测管道系统中放水横支管下方的立管外壁上安装电容层析成像系统传感器；

2)按照预先设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管中放水，通过电容层析成像系统传感器采集排水过程中立管管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

3)将安装在立管外壁上的电容层析成像系统传感器下移一个传感器长度的距离，再次将电容层析成像系统传感器安装在立管外壁上，并按步骤2)中设定的排水流量和恒定流量的排水持续时间在放水横支管中放水，采集排水过程中立管管道内截面或空间投影数据，采集的数据经计算机处理并储存；

4)按照上述步骤2)、3)进行往复试验，并根据经计算机处理后得出的立管管道内截面或空间状况的二维、三维可视化信息数据，观察分析对比立管管道内水流截面变化情况，直至水流截面积趋于恒定值为止，结束试验测试；

5)根据全部测量的数据，经计算机处理，建立在整个被测管道测试总长度管道内的各段水流速度和水流形态的数据体系和三维动画模型。

2.根据权利要求1所述的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其特征是：所述被测管道为绝缘管道或金属管道。

3.根据权利要求1或2所述的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其特征是：所述金属管道测量时，在被测金属管道中加装一节与被测金属管道相同内径和粗糙度的绝缘材料制成的测试管道，电容层析成像系统传感器安装在测试管道外壁上。

4.根据权利要求1所述的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其特征是：所述测试方法还可以用于排水横支管排水性能的测量。

5.根据权利要求1所述的一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法，其特征是：所述测试方法还可以用于含有气泡的气水混合两相流的雨水排水管道排水性能的测量。