随着越来越多厂站网河一体化项目的落地，对城市级河流的流量测量提出更高的要求。
国内城市级河流大多是季节性流。其特点是：微污染、水位季节性波动（通常在0.5-3m之间，旱季水位比较低）、流速受防汛的影响大（有的河道流速范围从0.05m/s至2.5m/s波动）、河道宽度通常100米以内、岸坡相对规整。由于季节性河流液位和流速明显波动，常规的河道流量测量方式面临挑战。
目前，国内城市级河流的流量测量越来越多的采用超声波时间差法流量计。
1 测量原理
超声波时差法流量计也属于流速面积法流量计。如之前的技术文章所述，速度-面积法测量流量Q时，需要测量两个因素：V平均和过流面积A，通用计算公式如下。
Q = v(平均) • A
1.1 流速的精确测量 (v)
超声波时差法流量计采用声学时差法流速仪测量流速。其原理是与流速方向成一定的夹角（通常45度）安装一组两个流速传感器，两个流速传感器互相发射和接收超声波。检测两个传感器（A和B）之间超声波信号的传播时间。顺着流动方向的传播时间t1比逆着流动方向的t2更短。两者的时间差与沿测量路径的平均速度Vm成正比。
通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的超声波传输时间差。并带入下面的公式，得出这两组传感器之间连线的平均流速。
1.2 过流面积A的精确测量
通过连续测量包含渠道、管道或箱涵的充满度来确认过流的横截面A。液位变化会导致过流横截面积的变化，因此精确的流量测量需要在所有水力条件下进行精确可靠的液位测量。
超声波时差法流量计可以采用超声波液位计或者压力传感器（静压式液位计）进行液位测量。
1.3流量的计算
测量系统根据计算出的平均路径流速，计算出断面平均流速，并根据现场断面测量获取的水位与断面面积关系计算断面面积和流量。
2 影响测量精度的因素
超声波时差法流量计的测量精度，受到水中悬浮物浓度、气泡、温度、含盐量等因素的影响。
此外，超声波时差法流量计还受到河道宽度、前后平直段长度和传感器数量的影响。下图展示了传感器前面的平直段长度在10xB时的流场变化和传感器数量对测量精度的影响。如果要求高的测量精度，需要选择合适的平直段长度，并选择合适的传感器数量。
通常，超声波时差法流量计适用在清水、河水等清洁和微污染水的流量计测量。如果用在入海排口，安装点需要规避咸潮回流带来的异重流的影响。
3 流速传感器的安装方式
根据ISO 6416:2004 Hydrometry-Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic) method，<水文测量-超声波(声波)法测量流量>的规定，可以采用如下流速传感器的安装方式。
3.1 单路径
单路径安装比较简单，1组2个传感器呈45°角安装。
3.2 平行多路径
平行多路径采用和弦路径对齐的方式进行安装，见下图。
3.3 交叉多路径安装
交叉多路径采用直径路径对齐的方式进行安装，见下图。
4 NIVUS超声波时差法的设备参数
作为全球领先的厂站网河一体化测量仪表的供应商，NIVUS已有15年超声波时差法的生产历史。经过多年的研发和生产，NIVUS的超声波时差法流量计系列产品，可以用在宽度≤100m的河道、大直径管道（用于满管和非满管，另外的文章再介绍）的流量测量。
4.1 设备组成
城市级河流的流量测量系统，通常包括流速传感器、变送器、液位计、安装附件和控制柜（含数据上传模块）
4.2性能参数
4.3 变送器
NIVUS用于城市级河流的流量测量的变送器为NF650。
l NF650变送器，100-220V AC市电，或9-36V DC蓄电池或太阳能供电；
l 可以接4组8个流速传感器，和1个超声波液位计或静压式液位计，用于1个测量点的测量；。
l 接入扩展模块后，可以接多达32组64个流速传感器，和1个超声波液位计或静压式液位计，用于1个测量点的测量。
具体性能参数如下表。
4.4 流速传感器的性能参数
NIVUS有全系列的超声波时差法流速传感器。
4.5 液位计的性能参数
液位计可以采用超声波液位计或静压式液位计。
超声波液位计的性能参数如下
静压式液位计的性能参数如下
5 NF650超声波时差法流量计的优缺点
NF650超声波时差法流量计的优点：
l 测量宽度达到100m，满足大多数城市级河流的测量要求；
l 最多32个测量路径，即64组流速传感器，实现高精度的流量测量；
l 最低测量流速达到5mm/s，在极低流速下获得高测量精度；
l 多种传感器版本，全系列的安装材料，适合多种应用场景；
l 根据现场情况，可以在运行过程中进行经济高效的安装；
NF650超声波时差法流量计的缺点：
l 不适合悬浮物浓度过高的污水；
l 咸潮的影响比较多大，设置安装点时要注意规避。
6 NF650超声波时差法流量计的安装附件
NIVUS有多种安装附件，适用于多种场合。
7 应用实例照片
