水文计量管理的基础:加强水文计量标准体系建设—— 《转子式流速仪》《浮子式水位计》《超声波测深仪》等水利行业计量检定规程出台

张玉成

（水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心,南京 210012）

水文计量管理的基础:加强水文计量标准体系建设
—— 《转子式流速仪》《浮子式水位计》《超声波测深仪》等水利行业计量检定规程出台

张玉成

（水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心,南京 210012）

水文计量管理工作的最基础环节之一就是建立一套完善的水文计量标准体系,而其最重要的组成部分是水利计量检定规程,这是水文计量领域开展计量管理工作的最根本保障。本文重点对JJG（水利）01-2009《转子式流速仪》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》、JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》等三项水利行业计量检定规程进行介绍和解读。

水文计量管理;水利计量检定规程;转子式流速仪;浮子式水位计;超声波测深仪

经水利部批准,由水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心主要负责起草的JJG（水利）01-2009《转子式流速仪》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》、JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》等三项水利行业计量检定规程,已经正式于2010年01月01日正式发布实施了。

水文计量管理工作的最基础环节之一是建立一套完善的水文计量标准体系,而水利计量检定规程就是其最重要的组成部分,是水文计量领域开展计量管理工作的最根本保障。

我们知道,只有做好水文计量工作,才能取得基本的、准确的、完整的水文水量等技术资料,才能真正管好水资源、用好水资源。

当前,水文计量工作刚刚步入正轨,随着水文计量工作的深入开展,建立和完善水利水文计量标准体系,加强水文计量器具的配备和管理的需求会越来越强烈。

为适应新时期新形势下的水文计量工作的要求,水利部先期批准发布了三项水利行业计量检定规程,用来指导和规范当前的水文计量工作。

转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪等水文仪器是广泛用于水文水量量值计量的仪表,其准确性以及相应功能的符合程度直接关系着水利水文领域使用者的切身利益。一旦作为法制计量器具,其性能的最根本要求无疑是准确性和可靠性,上述规程的出台,从技术法规层面给予了根本保障,为浮子式水位计、转子式流速仪、超声波测深仪的使用和检定单位提供了检定和校准的技术依据。本文将对上述三项水利行业计量检定规程的重点部分进行介绍和解读。

1 适用范围

根据我国的具体情况,我国 《计量法》规定计量检定规程可分为国家计量检定规程、部门计量检定规程和地方计量检定规程三种。JJG（水利）01-2009《转子式流速仪》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》和JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》均是水利行业计量检定规程,它们仅是水利部门需要或者由于条件限制暂时不能制定国家计量检定规程,因此先制定水利部门的计量检定规程。

上述三项检定规程分别适用于转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪的首次检定、后续检定和使用中检验。转子式流速仪是用来测定水流流动速度的计量器具,它广泛应用于江河、湖泊、水库、渠道、管道、水力实验室等。

浮子式水位计主要应用于江河、湖泊、明渠、水库等水体的水位测量。

超声波测深仪主要应用于江河、湖泊、水库、近海等水体中的水深测量。这里提到的首次检定、后续检定和使用中检验是计量专业用语。首次检定是指对未曾检定过的新的转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪进行的一种检定。后续检定是指首次检定后的任何一种检定,如强制性周期检定、修理后检定、周期检定有效期内进行的检定等等。

使用中检验是指为检查转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后是否遭到明显改动,以及其示值误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。

2 计量性能要求和通用技术要求

计量器具的计量性能,有时也称测量器具或计量仪器的测量性能,它是反映测量器具计量特性和功能的各种指标或参数。不同类型、不同用途的测量器具的性能、功能是不一样的,有差异也有一些共同之处。

针对转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪在计量器具控制各阶段中需要满足的计量要求,上述三个规程分别在第3章给出了各自的计量要求。如:JJG（水利）01-2009《转子式流速仪》提出了检定速度范围、检定公式使用范围、起转速度、临界速度、水力螺距、仪器常数、全线相对均方差、各速度级相对误差等要求。JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》提出了量程、分辨力、灵敏阈、测量误差、计时误差等计量性能要求。JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》提出了测深范围、分辨力、盲区、测量误差等计量性能要求。

在明确了计量要求的前提下,为满足上述计量要求,三个检定规程均分别在第4章给出了转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪均应达到的通用技术要求,如:外观结构、操作的适应性和安全性、强制性标记和说明性标记等方面的内容。

3 计量器具控制

根据我国计量法规定,计量器具的控制包括计量器具设计制造过程的控制和使用中的控制,也就是对计量器具寿命过程的控制。在JJF1001-1998中对计量器具控制的定义是:确定计量器具的性能,并签发关于该法定地位的官方文件。这种控制可包括对该计量器具的下列运作中的一项、两项或三项:即型式批准、检定和检验。

从计量器具设计制造开始,在设计试制中就要进行型式批准;为了保证制造的每台计量器具都与批准的型式一致,就要求对其进行首次检定;为了保证使用中的计量器具满足规定要求,要对其进行后续检定和使用中检验。

根据上述原则,上述三个规程在计量器具控制一章即第5章中均明确规定了检定用设备和检定场地环境条件方面的要求,明确规定了受检水文仪器的受检部位和检定内容,科学合理地确定了检定项目,制定了切实可行的检定方法,并注意结合作为水文计量器具的水文仪器的客观实际使用需要。下面分别进行介绍。

3.1 JJG（水利）01-2009《转子式流速仪》

转子式流速仪检定的工作原理是在横断面均匀一致的直线静水槽中,在轨道上行驶的检定车以规定的若干稳定速度牵引流速仪,使固定安装在测杆上的流速仪在静水中行进,测定检定车的速度和流速仪转子的转速,对这两组数据用方程式以及图表建立相关关系。因此,检定所使用设备主要是静水槽及其检定车,流速仪检定车的速度范围一般为:0.01m/s～5.00m/s。全国目前经由水利部统一管理的静水槽共有10座,该10座水槽分别位于辽宁、河北、新疆、陕西、湖南、广西、云南、江苏、山东、重庆等地,均取得过水利部统一颁发的流速仪检定水槽技术鉴定合格证书。

转子式流速仪的检定项目主要包括检定速度范围、检定公式使用范围、起转速度、水力螺距b值、仪器常数a值、全线相对均方差等,其中全线相对均方差仅在首次检定时纳入检定项目,后续检定和使用中检验时不必考虑;起转速度在首次检定和后续检定中均作为检定项目之一,但在使用中检验这一环节可以不必考虑。临界速度和各速度级相对误差则依据具体产品型号的不同来具体分析确立是否纳入各控制环节的必检项目。

3.2 JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》

浮子式水位计的工作原理是利用浮子感应水位。浮子漂浮在水位测井内随水位升降。悬挂浮子的悬索绕过水位轮,另一端悬挂一平衡锤,自动控制悬索的位移和张紧,在水位升降时悬索带动水位轮旋转,从而将水位的升降转换为水位轮的旋转,再传递给水位记录部分或编码输出。

因此,检定浮子式水位计主要使用设备是水位试验台,通常该水位试验台的量程即水位变幅至少应达到10m,分辨力应不大于1mm,且水位变率可调,最大水位变率应不低于40cm/min。浮子式水位计的检定项目主要包括灵敏阈、测量误差、回差、重复性误差、再现性误差、计时误差等。其中回差、重复性误差只在首次检定和后续检定中考虑,计时误差主要针对带有计时装置的水位计,且只在首次检定和后续检定中考虑。

3.3 JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》

超声波测深仪是以水体为超声波传播媒介,测深时将超声波换能器放置于水下一定位置,换能器到水底的深度可以根据超声波在水中的传播速度和超声波信号发射出去到接收回来的时间间隔计算。

根据超声波测深仪的工作原理,超声波测深仪应在标准规定的条件下进行检定,但考虑到当前水文仪器领域实际的工作现状,JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》规定也可以采用一种间接测量检定方法,即用流速仪检定水槽的水体长度模拟水深来对超声波测深仪进行检定,前提条件是水槽长度宜大于超声波测深仪的量程,水槽宽度和深度应符合试验要求,且槽底和水下侧壁应光滑平整,同时检定时用的放在水槽中的反射板应平整,表面不平整度应不大于0.5cm。超声波测深仪的检定项目主要包括盲区、测量误差和重复性误差等,其中重复性误差在使用中检验这一环节可以不必考虑。

4 检定结果的处理

前面介绍的三个检定规程在检定结果的处理上均进行了明确规定,即在检定结束后,应该对上述三种受检水文仪器是否合格作出明确裁决,结论有合格与不合格两种,经检定符合上述检定规程要求的,发给检定证书。经检定不符合上述检定规程要求的发给检定结果通知书,对于不合格的结论应同时注明具体的不合格项目。

5 检定周期

检定周期是指受检计量器具相邻二次检定之间的时间间隔。一般情况下,检定周期应根据受检水文仪器的计量性能、使用环境条件和使用频繁程度等因素确定。

本文介绍的三个水利计量检定规程中均对检定周期进行了明确规定,但这里的规定一般只规定其最大检定周期,如,流速仪的检定周期为一年或累计工作300h,二者取其时间间隔较短者;浮子式水位计的检定周期一般为五年,用于贸易结算的测量水量用的水位计,检定周期为两年;超声波测深仪的检定周期为两年。

上述规定主要是指导有关水文仪器使用单位根据本单位实际情况确定应执行的检定周期,特别指出的是对同类水文仪器在不同使用单位由于使用环境等因素的不同可以有不同的检定周期,但应不超过其最大检定周期。

6 附录

计量检定规程的附录与标准的附录不太一样,一般不区分补充件和参考件。

主要是给出对规程的正文部分有关内容的说明与补充。而本文中介绍的三个水利计量检定规程则主要是给出了检定记录表、检定证书或检定结果通知书的格式,至于有关检定数据处理和计算公式等信息均已经在正文中给出。

7 结 语

水利计量检定规程是水利水文计量标准体系的重要组成部分,转子式流速仪、浮子式水位计、超声波测深仪等水文仪器已经制定了检定规程,上述三类水文仪器可以按照上述三个水利计量检定规程的规定进行检定,但是还有许多种其它类型的水文仪器也涉及水文水量计量工作,急需制定检定规程,在检定规程制定发布以前,可以先参照相关的规程或标准制定检定方法和检定周期。

总之,只有建立和不断完善水文计量标准体系,才能真正做好水文计量管理工作,这是水文计量工作的基础和基石。

X859;T-652

B

1008-1305（2011）01-0006-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2011.03.003

张玉成（1966年-）,女,教授级高级工程师,现为水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心副总工程师,JJG（水利）02-2009《浮子式水位计》和 JJG（水利）03-2009《超声波测深仪》的第一起草人。