水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水量計量設(shè)備基本技術(shù)條件》編制研究

張玉成 高軍 史占紅 蔣楠 張衛(wèi)

摘 要：通過對水資源取用水水量計量監(jiān)測設(shè)備的產(chǎn)品現(xiàn)狀、現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、現(xiàn)場實際應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研分析，結(jié)合當(dāng)前水資源取用水水量計量監(jiān)測工作的實際需求和特點，制定了水量計量監(jiān)測設(shè)備的基本技術(shù)要求和試驗要求標(biāo)準(zhǔn)，本文重點介紹標(biāo)準(zhǔn)研究與編制的背景和過程，闡述標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性以及編制的原則和方法。

關(guān)鍵詞：水資源，取用水，水量計量，監(jiān)測儀器，水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研究

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.02.027

Study on the Standard for Fundamental Specifi cations for Water Quantity Monitoring Equipments

ZHANG Yu-cheng1，3 GAO Jun1，2 SHI Zhan-hong1，3

JIANG Nan1，3 ZHANG Wei1，2

（1. Nanjing Research Institute of Hydrology and Water Conservancy Automation； 2. Research Center on Hydrology & Water Resources Monitoring， the Ministry of Water Resources； 3. Inspecting and Testing Center for Hydrological & Geotechnical Instruments Quality， the Ministry of Water Resources）

Abstract： Based on the investigation and analysis of the product status， current standard status， and practical application status of the water resource water intake metering and monitoring instrument， combined with the actual needs and characteristics of the current water resource water intake metering and monitoring work， the basic technical requirements and test requirements standards of the water quantity metering and monitoring instrument are formulated. This paper focuses on the background and process of the standard research and preparation， and describes the necessity， principles and methods of standard preparation.

Keywords： water resource， water intake， water quantity metering， monitoring equipment， water resources industry standards， study

1 研究背景

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，治國先治水，水安則民安。我國水資源基本狀況是人均占有量少、水資源時空分布不均勻，特別是改革開放初期只注重發(fā)展速度、忽視環(huán)境影響的粗放型發(fā)展模式，使水資源遭受嚴(yán)重污染，加之“水是取之不盡、用之不竭”的錯誤觀念影響，節(jié)水意識低下，造成水資源的浪費和短缺。為提高水的利用效率，緩解水資源短缺的現(xiàn)狀，強化節(jié)水意識、加強取用水計量是當(dāng)前急需解決的重大問題之一，如果水資源能得到合理的資源化利用，將對社會、經(jīng)濟、生態(tài)產(chǎn)生深遠影響和巨大效益。習(xí)近平總書記就保障國家水安全發(fā)表過重要論述，明確提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時期“十六字”水利工作方針，強調(diào)治水立足“節(jié)水優(yōu)先”，提高水資源效率，需要技術(shù)、管理、規(guī)劃“齊頭并進”，科學(xué)共治，高效善治。2021年10月，國家發(fā)展改革委員會、水利部等部門印發(fā)了《“十四五”節(jié)水型社會建設(shè)規(guī)劃》[1]，要求強化取水許可管理，實行動態(tài)監(jiān)管，加強用水計量監(jiān)測。同年，水利部下發(fā)了《水利部關(guān)于強化取水口取水監(jiān)測計量的意見》（水資管〔2021〕188號）[2]。實施取用水計量管理可以保證取用水?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、溯源性、一致性和法制性，實現(xiàn)計量單位制的統(tǒng)一，更有助于掌握水資源取用的現(xiàn)狀、加強水資源稅費回收力度、實現(xiàn)對水資源的合理調(diào)度及有效控制，也是落實最嚴(yán)格水資源管理制度和建設(shè)節(jié)水型社會的根本保證。建立節(jié)約優(yōu)先、保護有效、配置優(yōu)化、開發(fā)合理、利用高效、管理科學(xué)的水資源保障體系，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，對我國經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展，全面建成小康社會，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。同時，標(biāo)準(zhǔn)作為準(zhǔn)繩和規(guī)范，是一種有效的技術(shù)管理依據(jù)和方法指導(dǎo)，應(yīng)該充分加以利用。因此，為統(tǒng)一水量監(jiān)測設(shè)備的基本技術(shù)要求，促進其進一步規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化，開展水量監(jiān)測設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與編制是非常必要而有意義的。

2 編制過程

標(biāo)準(zhǔn)編制組由來自“生產(chǎn)、研發(fā)、檢測、應(yīng)用”的專業(yè)技術(shù)人員組成，在專業(yè)研究、行文功底和標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)驗方面各具所長，第一起草人作為課題組長負責(zé)統(tǒng)籌管理、協(xié)調(diào)分配任務(wù)，按專業(yè)將任務(wù)分解成明渠取用水計量、管道取用水計量、數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備（遙測終端機）、監(jiān)測設(shè)備基本技術(shù)要求和試驗要求等，每個部分均落實具體完成人，大家分頭編寫，最后再由第一起草人統(tǒng)稿。編制組在充分總結(jié)現(xiàn)有水資源監(jiān)控工程建設(shè)和水資源監(jiān)測儀器生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進行了大量走訪調(diào)研，廣泛征集意見，立足行業(yè)需要，兼顧技術(shù)發(fā)展，對標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進行了具體總結(jié)和詳細分析，力求全面準(zhǔn)確地編制好標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 加強實地調(diào)研，重視調(diào)研的廣泛性和代表性

根據(jù)大綱審查會的要求，編制組先后到達過河南（大流量站）、江蘇（流量計量站）、寧波（國家水表檢驗中心）、甘肅（景泰川電力提灌管理局）、浙江（流量計廠家）、河北與北京（遙測終端機廠家）等地，實地調(diào)研了相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家、計量檢定單位、應(yīng)用現(xiàn)場和用戶單位。

2.2 加強技術(shù)咨詢，重視專家意見

嚴(yán)格遵守“標(biāo)準(zhǔn)編制四階段定稿”原則，在充分參考專家意見的基礎(chǔ)上，按要求分階段編制好標(biāo)準(zhǔn)草案稿、征求意見稿、送審稿和報批稿。編制組多次召開內(nèi)部會議以及兩次外部專家技術(shù)咨詢會，重視開好各階段工作會議，包括編制工作大綱審查會、送審稿審查會和報批稿終審會。大綱審查會確定了標(biāo)準(zhǔn)編制目的、標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)脈絡(luò)；隨著水資源計量標(biāo)準(zhǔn)體系表設(shè)想的初步明晰，第一次技術(shù)咨詢會議將標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)脈絡(luò)進一步確定下來，即按監(jiān)測場景和監(jiān)測方法分別對應(yīng)提出各類監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)要求；通過第二次技術(shù)咨詢會、送審稿審查會和報批稿終審會，編制組分階段落實專家的咨詢、指導(dǎo)和審查意見，循序漸進整改，穩(wěn)扎穩(wěn)打地拿出最終成果。

2.3 重視并吸納行業(yè)內(nèi)外的相關(guān)意見建議

自向行業(yè)內(nèi)外廣泛征求意見開始，共發(fā)出征求意見稿80份，收到37份有關(guān)單位和專家的回函，33個單位和專家提出意見，共提出修改意見310條，編制組對全部意見建議均進行了認(rèn)真研究和處理，充分吸收了各相關(guān)部門、專家學(xué)者的建議和意見，體現(xiàn)了開放、民主、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)編制原則和工作作風(fēng)，可以說，標(biāo)準(zhǔn)匯聚了各方智慧，廣納了各方才智，是包括編制組在內(nèi)的全行業(yè)集體智慧的結(jié)晶。

3 編制原則

3.1 協(xié)調(diào)性原則

編制組有一致看法，即標(biāo)準(zhǔn)不能一味地追求高指標(biāo)、高要求，而是應(yīng)該與現(xiàn)有水資源計量監(jiān)測設(shè)備的實際技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用情況相結(jié)合，盡可能保持與現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范之間的協(xié)調(diào)一致性。為此，在編制標(biāo)準(zhǔn)前，編制組首先對現(xiàn)行有效的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律法規(guī)等進行了收集、梳理和學(xué)習(xí)，避免出現(xiàn)與現(xiàn)行法律法規(guī)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)間的矛盾，特別是在水資源監(jiān)測和管理領(lǐng)域，不同類型的監(jiān)測方法都有相應(yīng)的監(jiān)測規(guī)范做指導(dǎo)，如：明渠流量監(jiān)測方面，有國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50179《河流流量測驗規(guī)范》[3]、水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL337《聲學(xué)多普勒流量測驗規(guī)范》[4]、SL 537《水工建筑物與堰槽測流規(guī)范》[5]、SL l83《地下水監(jiān)測規(guī)范》[6]和水利行業(yè)計量檢定規(guī)程JJG（水利）004《明渠堰槽流量計計量檢定規(guī)程》[7]；在管道流量計量方面，有國家計量檢定規(guī)程JJG 1033《電磁流量計》[8]、 JJG 1030《超聲波流量計》[9]、JJG 162《冷水水表檢定規(guī)程》[10]和城建行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 224《電子遠傳水表》[11]；在水資源管理方面，有國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T 28714《取水計量技術(shù)導(dǎo)則》[12]和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL 365《水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》[13]等。在標(biāo)準(zhǔn)編制前，課題組充分調(diào)研分析了上述標(biāo)準(zhǔn)間的異同點和相關(guān)性，盡量注意保持與這些標(biāo)準(zhǔn)間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，以避免給新標(biāo)準(zhǔn)的日后實施帶來不便和影響。

3.2 實用性原則

制定標(biāo)準(zhǔn)并不是技術(shù)性能指標(biāo)定得越高越好，提高或降低某項性能指標(biāo)，其所涉及的原材料、技術(shù)、工藝、檢驗和成本等方面都會發(fā)生改變。因此，準(zhǔn)確、恰當(dāng)?shù)剡x取最合理、最實用的技術(shù)性能指標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)編制的又一重要原則。本標(biāo)準(zhǔn)在前期研究時把充分滿足工程應(yīng)用要求作為重點加以考慮，從水資源監(jiān)測工程建設(shè)與計量管理應(yīng)用實際出發(fā)，對當(dāng)前典型的水資源計量監(jiān)測儀器的生產(chǎn)工藝和技術(shù)性能進行調(diào)研，包括調(diào)研計量實驗室和檢定站，驗證其計量性能指標(biāo)的可靠性，同時，還調(diào)研走訪了一些實際應(yīng)用現(xiàn)場，根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)的技術(shù)普及程度和現(xiàn)有水平，提出計量性能指標(biāo)參數(shù)，并給出檢驗方法，以滿足最佳實用原則。

4 主要技術(shù)內(nèi)容研究

4.1 適用范圍的確定

《水量計量設(shè)備基本技術(shù)條件》（SL/T 426—2021）共6章，包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、取用水計量監(jiān)測設(shè)備、技術(shù)要求和試驗要求，按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》[14]的規(guī)定確定標(biāo)準(zhǔn)總體結(jié)構(gòu)，以及標(biāo)準(zhǔn)層次和各要素的編排。在確定標(biāo)準(zhǔn)總體框架時首先確定了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，既堅持不能讓標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的范圍過寬、造成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容空泛，也不能讓標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的范圍過窄、不能滿足開題宗旨的原則要求。因此，編制組首先對標(biāo)準(zhǔn)所涉及的技術(shù)內(nèi)容是否滿足既定需求進行了研究，即標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)范國家水資源監(jiān)控領(lǐng)域中涉及到的明渠取用水計量監(jiān)測設(shè)備、管道取用水計量監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備的技術(shù)要求以及檢驗測試要求，為水資源計量管理工作的有效開展提供技術(shù)依據(jù)，同時，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適用于水資源管理和開發(fā)利用過程中的取用水量計量監(jiān)測設(shè)備，包括地表水和地下水的取用水量的計量，但不包括水質(zhì)。

4.2 術(shù)語的選擇及定義

為正確理解標(biāo)準(zhǔn)全文，給標(biāo)準(zhǔn)使用者提供方便，在術(shù)語和定義一章共給出6個術(shù)語，包括“流速”“流量”“水量”“水位”“水深”和“取用水計量”，其中前5個術(shù)語均是水資源監(jiān)測參數(shù)，“流速”“流量”“水量”三個術(shù)語相關(guān)性很強，“水位”“水深”兩個術(shù)語的相關(guān)性也很強，對這些術(shù)語的定義，最重要的是找出概念間的區(qū)別特征，將不同概念區(qū)分開來。以“流量”“水量”為例，“流量”指的是單位時間內(nèi)流過明渠或管道某一過水?dāng)嗝娴乃w體積，以立方米每秒計量；“水量”指的是某一時段內(nèi)，流過明渠或管道測流斷面的總的水體體積，以立方米計量；盡管兩者非常近似，但卻具有不同的含義，特別是在取用水計量監(jiān)測領(lǐng)域。因此，有必要定義清晰，避免混用。

4.3 技術(shù)內(nèi)容的取舍

為了使標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的取舍根據(jù)水量計量監(jiān)測要素及方法來決定，即根據(jù)監(jiān)測場景和監(jiān)測要素來對應(yīng)提出監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)要求，如明渠水量計量共有流速面積法、水工建筑物法、堰槽法、比降面積法、末端深度法等5種方法。以最常見的流速面積法為例，其監(jiān)測要素有兩個，即斷面平均流速和過水?dāng)嗝婷娣e。根據(jù)測定流速方法的不同，又可再分為測量斷面上測點流速的流速面積法、測量剖面流速的流速面積法和測量表面流速的流速面積法，其中測點流速的方法對應(yīng)用到的監(jiān)測設(shè)備有轉(zhuǎn)子式流速儀、聲學(xué)點流速儀或電磁點流速儀；測量剖面流速的方法對應(yīng)用到的監(jiān)測設(shè)備有聲學(xué)時差法流速儀或聲學(xué)多普勒流速剖面儀；測量表面流速的方法對應(yīng)用到的監(jiān)測設(shè)備有電波流速儀（雷達流速儀）。過水?dāng)嗝婷娣e測量包括水深測量和斷面起點距測量，可用走航式聲學(xué)多普勒流速剖面儀或多波束測量儀器測量得到。對于規(guī)則斷面面積，當(dāng)取用水?dāng)嗝婺芙⒎€(wěn)定可靠的水位流量關(guān)系時，可采用水位流量關(guān)系推流，可通過測量水位，借用斷面資料建立水位——面積關(guān)系計算得到，可使用的水位測量儀器有浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計、 雷達水位計、激光水位計或電子水尺，斷面應(yīng)布設(shè)水尺作為水位測量儀器的參考基準(zhǔn)。流速面積法的適用場景也有一定要求，即：測流渠段應(yīng)順直，水流和斷面穩(wěn)定、無沙洲、無崩岸、無回流、無死水現(xiàn)象；順直渠段長應(yīng)大于渠道最大水流時水面寬度的3倍；測流斷面應(yīng)選擇在測流渠段的中間偏下游處，與渠道水流方向垂直。同時，標(biāo)準(zhǔn)也明確規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)斷面水位流量關(guān)系法和點流速測流法在不具備長期率定（比測）條件和能力的站點不應(yīng)采用；采用以電折水方式進行取用水計量監(jiān)測的，宜定期將電表折算的水量與流量計進行比對校準(zhǔn)。

4.4 數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備

對取用水量進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)能及時、準(zhǔn)確地上傳至各級水資源監(jiān)管平臺，管理部門可實時掌握取水、用水動態(tài)，因此，數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備（遙測終端機）也是取用水量監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備，應(yīng)納入監(jiān)測設(shè)備范疇統(tǒng)一加以規(guī)范，其中，遙測終端機和監(jiān)測傳感器之間可以是分體式結(jié)構(gòu)，也可以是一體化設(shè)計。數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備應(yīng)根據(jù)測站特點和周邊通訊條件、前期其他水利信息化系統(tǒng)建設(shè)狀況，以及數(shù)據(jù)傳輸量的大小進行合理選擇，通常情況下，應(yīng)能自動實時采集、存儲各類水位、流速、流量等監(jiān)測傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)具有本地數(shù)顯功能，并配有數(shù)據(jù)傳輸單元，可支持多種通信方式，可具有多信道自動切換功能，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約宜符合SL 427《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》[15]或SL 651《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》[16]的規(guī)定，特殊地區(qū)應(yīng)符合相應(yīng)通信安全保護的要求。同時，遙測終端機亦應(yīng)具備自診斷和報警功能，當(dāng)取水量達到設(shè)定上限值時，可自動發(fā)布報警信息至監(jiān)控中心。

4.5 試驗方法要求

按標(biāo)準(zhǔn)編寫的可證實性原則，每一項技術(shù)要求都應(yīng)有其對應(yīng)的試驗方法證實其符合性，且這些方法應(yīng)穩(wěn)定可重復(fù)，基于上述要求，本標(biāo)準(zhǔn)也給出了相應(yīng)試驗方法的要求，用來指導(dǎo)如何驗證監(jiān)測設(shè)備的計量性能和特性。有些試驗項目屬于必須要做的，比如外觀質(zhì)量、計量性能、氣候環(huán)境適應(yīng)性、機械環(huán)境適應(yīng)性和外殼防護等級，有些試驗項目則可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進行選擇，包括電源適應(yīng)性、功耗、絕緣電阻、抗電強度、抗干擾和防雷等。以氣候環(huán)境適應(yīng)性試驗為例，通常包括高溫試驗、低溫試驗和恒定溫濕度試驗，因我國地域遼闊，南、北、東、西氣候條件差距很大，加之有的設(shè)備可能應(yīng)用于有遮擋的室內(nèi)，有的設(shè)備可能直接應(yīng)用于嚴(yán)酷的野外，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實際應(yīng)用地域和場景進行試驗參數(shù)的選擇，水下設(shè)備一般要求溫度0～35℃；水上設(shè)備一般分類要求，即：溫度可在-10～50℃、-25～55℃、-10～55℃三類中選擇；相對濕度可在不大于85%、不大于95%、不大于98%三類中選擇。氣候環(huán)境適應(yīng)性試驗可以驗證這些監(jiān)測設(shè)備在各種氣候環(huán)境條件下的適應(yīng)能力，對于試驗過程中可能暴露出的缺陷和故障，均可作為其質(zhì)量改進的依據(jù)，對提高監(jiān)測設(shè)備的質(zhì)量可靠性有著至關(guān)重要的作用。

5 結(jié) 語

本文重點介紹了水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水量計量設(shè)備基本技術(shù)條件》的研究背景與編制過程，闡述了標(biāo)準(zhǔn)的編制原則，以及主要技術(shù)內(nèi)容的取舍重點和研究方法，充分參考了現(xiàn)行各類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和已有的規(guī)范化成果，以確保本標(biāo)準(zhǔn)能與水資源計量管理體系相融合?？傊鶕?jù)我國取用水計量監(jiān)測設(shè)備的實際應(yīng)用情況，以及該類儀器設(shè)備在水資源監(jiān)測領(lǐng)域的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢，提出符合實際應(yīng)用需求的計量性能指標(biāo)?？陀^地說，標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中經(jīng)歷了很多個環(huán)節(jié)、很多名專家學(xué)者的共同參與和反復(fù)推敲修改，是很多人、很多實踐經(jīng)驗的共同總結(jié)和提煉，在此向?qū)Ρ緲?biāo)準(zhǔn)做出過無私奉獻和真誠幫助的同仁們表示衷心感謝。雖然標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布實施，但仍可能存在一些不足和有待探討之處，真誠希望能通過本文加強與各方標(biāo)準(zhǔn)化專家及水文水資源領(lǐng)域?qū)＜乙黄鸸餐涣骱吞接憽?/p>

參考文獻

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[12]取水計量技術(shù)導(dǎo)則：GB/T 28714 [S].

[13]水資源水量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則：SL 365[S].

[14]標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則：GB/ T1.1-2020[S].

[15]水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約：SL 427[S].

[16]水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約：SL 651[S].

作者簡介

張玉成，從事標(biāo)準(zhǔn)編制、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、計量、認(rèn)證認(rèn)可等技術(shù)監(jiān)督工作。

高軍，從事水文水資源監(jiān)測技術(shù)研究工作。

史占紅，從事標(biāo)準(zhǔn)編制、計量研究等工作。

蔣楠，從事產(chǎn)品質(zhì)量檢測、標(biāo)準(zhǔn)編制、計量研究工作。

張衛(wèi)，從事水文水資源監(jiān)測技術(shù)研究工作。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）