[发明专利]一种体积法测量管网外源入侵的系统和方法

权利要求书

1.一种体积法测量管网外源入侵的系统，其特征在于，包括：

入侵管路，与管网的主管连通且设有入侵开口；

水箱，用于储存入侵管路输出水流；所述水箱的体积与主管直径的比值大于5×10⁴mm²；

观察管，与水箱连通用于观察水位变化，所述观察管安装在水箱的顶面上；

液位传感器，安装在水箱内，用于测量水位变化以计算管网外源入侵体积的实际值；

压力传感器，安装在主管内，用于测量主管内的水压变化，并结合液位传感器测量的压力变化数据计算管网外源入侵体积的理论值；所述入侵管路包括连通主管和水箱的过水管，安装在过水管上的常开阀门以及可拆卸安装在过水管上且设有所述入侵开口的挡水板。

2.如权利要求1所述的体积法测量管网外源入侵的系统，其特征在于，所述的挡水板通过法兰安装。

3.如权利要求1～2任一权利要求所述的体积法测量管网外源入侵的系统，其特征在于，还包括接收所述液位传感器和所述压力传感器所记录数据的数据采集系统，所述数据采集系统包括数据采集模块、稳压电源和计算模块。

4.一种体积法测量管网外源入侵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将如权利要求1～3任一权利要求所述的体积法测量管网外源入侵的系统的入侵管路接入管网的主管；

(2)使入侵管路导通，主管内的水流通过入侵管路充满水箱并进入观察管，保持入侵管路在常通的状态；

(3)在主管内发生负压现象时，使入侵管路处于导通状态，观察管内发生液位变化，液位传感器记录液位变化，同时检测主管内的压力变化；

(4)待负压现象结束后，所记录的液位变化总和即为管网外源入侵体积的实际值，同时根据主管和水箱的水压变化，计算发生负压现象过程中外源入侵体积的理论值。

5.如权利要求4所述的体积法测量管网外源入侵的方法，其特征在于，在步骤(4)中，计算发生负压现象过程中外源入侵体积的理论值的具体步骤包括：

a、在时间段Δt内，入侵体积ΔV_i的计算公式为：

${\mathrm{\ΔV}}_i=Q_i\mathrm{\Δ}t=C_{d}A\mathrm{\Δ}t\sqrt{H_{ext}-H_i},H_{ext}\>H_i$

Q_i为入侵开口的瞬时流量，A为入侵开口的断面面积；H_ext为Δt内入侵开口在水箱侧的水压瞬时值，H_i为Δt内主管内压的瞬时值；C_d为入侵开口的出流系数，C_d＝0.60～0.62；

b、将整个负压现象过程中，每一时刻的入侵体积累加就能得到总的外源入侵体积的理论值。

6.如权利要求5所述的体积法测量管网外源入侵的方法，其特征在于，初始设定C_d＝0.62，将步骤(4)中计算得到的外源入侵体积的实际值和计算得到的外源入侵体积的理论值进行比较，修正入侵开口的出流系数C_d。