水利行业标准《水量计量设备基本技术条件》编制研究

2023-11-25张玉成高军史占红蒋楠张卫

中国标准化 2023年2期

张玉成高军史占红蒋楠张卫

摘要：通过对水资源取用水水量计量监测设备的产品现状、现行标准现状、现场实际应用现状的调研分析，结合当前水资源取用水水量计量监测工作的实际需求和特点，制定了水量计量监测设备的基本技术要求和试验要求标准，本文重点介绍标准研究与编制的背景和过程，阐述标准编制的必要性以及编制的原则和方法。

关键词：水资源，取用水，水量计量，监测仪器，水利行业标准，研究

DOI编码：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、生产之要、生态之基，治国先治水，水安则民安。我国水资源基本状况是人均占有量少、水资源时空分布不均匀，特别是改革开放初期只注重发展速度、忽视环境影响的粗放型发展模式，使水资源遭受严重污染，加之“水是取之不尽、用之不竭”的错误观念影响，节水意识低下，造成水资源的浪费和短缺。为提高水的利用效率，缓解水资源短缺的现状，强化节水意识、加强取用水计量是当前急需解决的重大问题之一，如果水资源能得到合理的资源化利用，将对社会、经济、生态产生深远影响和巨大效益。习近平总书记就保障国家水安全发表过重要论述，明确提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期“十六字”水利工作方针，强调治水立足“节水优先”，提高水资源效率，需要技术、管理、规划“齐头并进”，科学共治，高效善治。2021年10月，国家发展改革委员会、水利部等部门印发了《“十四五”节水型社会建设规划》[1]，要求强化取水许可管理，实行动态监管，加强用水计量监测。同年，水利部下发了《水利部关于强化取水口取水监测计量的意见》（水资管〔2021〕188号）[2]。实施取用水计量管理可以保证取用水数据的准确性、溯源性、一致性和法制性，实现计量单位制的统一，更有助于掌握水资源取用的现状、加强水资源税费回收力度、实现对水资源的合理调度及有效控制，也是落实最严格水资源管理制度和建设节水型社会的根本保证。建立节约优先、保护有效、配置优化、开发合理、利用高效、管理科学的水资源保障体系，实现水资源的可持续利用，对我国经济社会持续健康发展，全面建成小康社会，具有十分重要的战略意义。同时，标准作为准绳和规范，是一种有效的技术管理依据和方法指导，应该充分加以利用。因此，为统一水量监测设备的基本技术要求，促进其进一步规范化、标准化和现代化，开展水量监测设备技术标准的研究与编制是非常必要而有意义的。

2 编制过程

标准编制组由来自“生產、研发、检测、应用”的专业技术人员组成，在专业研究、行文功底和标准化工作经验方面各具所长，第一起草人作为课题组长负责统筹管理、协调分配任务，按专业将任务分解成明渠取用水计量、管道取用水计量、数据采集传输设备（遥测终端机）、监测设备基本技术要求和试验要求等，每个部分均落实具体完成人，大家分头编写，最后再由第一起草人统稿。编制组在充分总结现有水资源监控工程建设和水资源监测仪器生产经验的基础上，进行了大量走访调研，广泛征集意见，立足行业需要，兼顾技术发展，对标准相关技术内容进行了具体总结和详细分析，力求全面准确地编制好标准。

2.1 加强实地调研，重视调研的广泛性和代表性

根据大纲审查会的要求，编制组先后到达过河南（大流量站）、江苏（流量计量站）、宁波（国家水表检验中心）、甘肃（景泰川电力提灌管理局）、浙江（流量计厂家）、河北与北京（遥测终端机厂家）等地，实地调研了相关产品的生产厂家、计量检定单位、应用现场和用户单位。

2.2 加强技术咨询，重视专家意见

严格遵守“标准编制四阶段定稿”原则，在充分参考专家意见的基础上，按要求分阶段编制好标准草案稿、征求意见稿、送审稿和报批稿。编制组多次召开内部会议以及两次外部专家技术咨询会，重视开好各阶段工作会议，包括编制工作大纲审查会、送审稿审查会和报批稿终审会。大纲审查会确定了标准编制目的、标准名称、标准结构脉络；随着水资源计量标准体系表设想的初步明晰，第一次技术咨询会议将标准的结构脉络进一步确定下来，即按监测场景和监测方法分别对应提出各类监测设备的技术要求；通过第二次技术咨询会、送审稿审查会和报批稿终审会，编制组分阶段落实专家的咨询、指导和审查意见，循序渐进整改，稳扎稳打地拿出最终成果。

2.3 重视并吸纳行业内外的相关意见建议

自向行业内外广泛征求意见开始，共发出征求意见稿80份，收到37份有关单位和专家的回函，33个单位和专家提出意见，共提出修改意见310条，编制组对全部意见建议均进行了认真研究和处理，充分吸收了各相关部门、专家学者的建议和意见，体现了开放、民主、科学、严谨的标准编制原则和工作作风，可以说，标准汇聚了各方智慧，广纳了各方才智，是包括编制组在内的全行业集体智慧的结晶。

3 编制原则

3.1 协调性原则

编制组有一致看法，即标准不能一味地追求高指标、高要求，而是应该与现有水资源计量监测设备的实际技术现状和应用情况相结合，尽可能保持與现行相关标准、规范之间的协调一致性。为此，在编制标准前，编制组首先对现行有效的相关标准、规范、法律法规等进行了收集、梳理和学习，避免出现与现行法律法规、相关标准间的矛盾，特别是在水资源监测和管理领域，不同类型的监测方法都有相应的监测规范做指导，如：明渠流量监测方面，有国家标准GB 50179《河流流量测验规范》[3]、水利行业标准SL337《声学多普勒流量测验规范》[4]、SL 537《水工建筑物与堰槽测流规范》[5]、SL l83《地下水监测规范》[6]和水利行业计量检定规程JJG（水利）004《明渠堰槽流量计计量检定规程》[7]；在管道流量计量方面，有国家计量检定规程JJG 1033《电磁流量计》[8]、 JJG 1030《超声波流量计》[9]、JJG 162《冷水水表检定规程》[10]和城建行业标准CJ/T 224《电子远传水表》[11]；在水资源管理方面，有国家标准GB/ T 28714《取水计量技术导则》[12]和水利行业标准SL 365《水资源水量监测技术导则》[13]等。在标准编制前，课题组充分调研分析了上述标准间的异同点和相关性，尽量注意保持与这些标准间的协调和统一，以避免给新标准的日后实施带来不便和影响。

3.2 实用性原则

制定标准并不是技术性能指标定得越高越好，提高或降低某项性能指标，其所涉及的原材料、技术、工艺、检验和成本等方面都会发生改变。因此，准确、恰当地选取最合理、最实用的技术性能指标是标准编制的又一重要原则。本标准在前期研究时把充分满足工程应用要求作为重点加以考虑，从水资源监测工程建设与计量管理应用实际出发，对当前典型的水资源计量监测仪器的生产工艺和技术性能进行调研，包括调研计量实验室和检定站，验证其计量性能指标的可靠性，同时，还调研走访了一些实际应用现场，根据当前国内的技术普及程度和现有水平，提出计量性能指标参数，并给出检验方法，以满足最佳实用原则。

4 主要技术内容研究

4.1 适用范围的确定

《水量计量设备基本技术条件》（SL/T 426—2021）共6章，包括范围、规范性引用文件、术语和定义、取用水计量监测设备、技术要求和试验要求，按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》[14]的规定确定标准总体结构，以及标准层次和各要素的编排。在确定标准总体框架时首先确定了标准的适用范围，既坚持不能让标准所涵盖的范围过宽、造成标准内容空泛，也不能让标准所涵盖的范围过窄、不能满足开题宗旨的原则要求。因此，编制组首先对标准所涉及的技术内容是否满足既定需求进行了研究，即标准应规范国家水资源监控领域中涉及到的明渠取用水计量监测设备、管道取用水计量监测设备、数据采集传输设备的技术要求以及检验测试要求，为水资源计量管理工作的有效开展提供技术依据，同时，标准应适用于水资源管理和开发利用过程中的取用水量计量监测设备，包括地表水和地下水的取用水量的计量，但不包括水质。

4.2 术语的选择及定义

为正确理解标准全文，给标准使用者提供方便，在术语和定义一章共给出6个术语，包括“流速”“流量”“水量”“水位”“水深”和“取用水计量”，其中前5个术语均是水资源监测参数，“流速”“流量”“水量”三个术语相关性很强，“水位”“水深”两个术语的相关性也很强，对这些术语的定义，最重要的是找出概念间的区别特征，将不同概念区分开来。以“流量”“水量”为例，“流量”指的是单位时间内流过明渠或管道某一过水断面的水体体积，以立方米每秒计量；“水量”指的是某一时段内，流过明渠或管道测流断面的总的水体体积，以立方米计量；尽管两者非常近似，但却具有不同的含义，特别是在取用水计量监测领域。因此，有必要定义清晰，避免混用。

4.3 技术内容的取舍

为了使标准结构清晰、内容逻辑严谨，标准技术内容的取舍根据水量计量监测要素及方法来决定，即根据监测场景和监测要素来对应提出监测设备的技术要求，如明渠水量计量共有流速面积法、水工建筑物法、堰槽法、比降面积法、末端深度法等5种方法。以最常见的流速面积法为例，其监测要素有两个，即断面平均流速和过水断面面积。根据测定流速方法的不同，又可再分为测量断面上测点流速的流速面积法、测量剖面流速的流速面积法和测量表面流速的流速面积法，其中测点流速的方法对应用到的监测设备有转子式流速仪、声学点流速仪或电磁点流速仪；测量剖面流速的方法对应用到的监测设备有声学时差法流速仪或声学多普勒流速剖面仪；测量表面流速的方法对应用到的监测设备有电波流速仪（雷达流速仪）。过水断面面积测量包括水深测量和断面起点距测量，可用走航式声学多普勒流速剖面仪或多波束测量仪器测量得到。对于规则断面面积，当取用水断面能建立稳定可靠的水位流量关系时，可采用水位流量关系推流，可通过测量水位，借用断面资料建立水位——面积关系计算得到，可使用的水位测量仪器有浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计、雷达水位计、激光水位计或电子水尺，断面应布设水尺作为水位测量仪器的参考基准。流速面积法的适用场景也有一定要求，即：测流渠段应顺直，水流和断面稳定、无沙洲、无崩岸、无回流、无死水现象；顺直渠段长应大于渠道最大水流时水面宽度的3倍；测流断面应选择在测流渠段的中间偏下游处，与渠道水流方向垂直。同时，标准也明确规定，标准断面水位流量关系法和点流速测流法在不具备长期率定（比测）条件和能力的站点不应采用；采用以电折水方式进行取用水计量监测的，宜定期将电表折算的水量与流量计进行比对校准。

4.4 数据采集传输设备

对取用水量进行监测，监测数据应能及时、准确地上传至各级水资源监管平台，管理部门可实时掌握取水、用水动态，因此，数据采集传输设备（遥测终端机）也是取用水量监测系统的核心设备，应纳入监测设备范畴统一加以规范，其中，遥测终端机和监测传感器之间可以是分体式结构，也可以是一体化设计。数据采集传输设备应根据测站特点和周边通讯条件、前期其他水利信息化系统建设状况，以及数据传输量的大小进行合理选择，通常情况下，应能自动实时采集、存储各类水位、流速、流量等监测传感器的监测数据，应具有本地数显功能，并配有数据传输单元，可支持多种通信方式，可具有多信道自动切换功能，数据传输规约宜符合SL 427《水资源监测数据传输规约》[15]或SL 651《水文监测数据通信规约》[16]的规定，特殊地区应符合相应通信安全保护的要求。同时，遥测终端机亦应具备自诊断和报警功能，当取水量达到设定上限值时，可自动发布报警信息至监控中心。

4.5 试验方法要求

按标准编写的可证实性原则，每一项技术要求都应有其对应的试验方法证实其符合性，且这些方法应稳定可重复，基于上述要求，本标准也给出了相应试验方法的要求，用来指导如何验证监测设备的计量性能和特性。有些試验项目属于必须要做的，比如外观质量、计量性能、气候环境适应性、机械环境适应性和外壳防护等级，有些试验项目则可根据应用环境进行选择，包括电源适应性、功耗、绝缘电阻、抗电强度、抗干扰和防雷等。以气候环境适应性试验为例，通常包括高温试验、低温试验和恒定温湿度试验，因我国地域辽阔，南、北、东、西气候条件差距很大，加之有的设备可能应用于有遮挡的室内，有的设备可能直接应用于严酷的野外，应根据设备的实际应用地域和场景进行试验参数的选择，水下设备一般要求温度0～35℃；水上设备一般分类要求，即：温度可在-10～50℃、-25～55℃、-10～55℃三类中选择；相对湿度可在不大于85%、不大于95%、不大于98%三类中选择。气候环境适应性试验可以验证这些监测设备在各种气候环境条件下的适应能力，对于试验过程中可能暴露出的缺陷和故障，均可作为其质量改进的依据，对提高监测设备的质量可靠性有着至关重要的作用。

5 结语

本文重点介绍了水利行业标准《水量计量设备基本技术条件》的研究背景与编制过程，阐述了标准的编制原则，以及主要技术内容的取舍重点和研究方法，充分参考了现行各类相关标准和已有的规范化成果，以确保本标准能与水资源计量管理体系相融合。总之，根据我国取用水计量监测设备的实际应用情况，以及该类仪器设备在水资源监测领域的技术水平和发展趋势，提出符合实际应用需求的计量性能指标。客观地说，标准在编制过程中经历了很多个环节、很多名专家学者的共同参与和反复推敲修改，是很多人、很多实践经验的共同总结和提炼，在此向对本标准做出过无私奉献和真诚帮助的同仁们表示衷心感谢。虽然标准已经发布实施，但仍可能存在一些不足和有待探讨之处，真诚希望能通过本文加强与各方标准化专家及水文水资源领域专家一起共同交流和探讨。

参考文献

[1]“十四五”节水型社会建设规划[Z].2021.

[2]水利部关于强化取水口取水监测计量的意见（水资管〔2021〕188号）[Z].

[3]河流流量测验规范：GB 50179-2015[S].

[4]声学多普勒流量测验规范：SL 337-2006[S].

[5]水工建筑物与堰槽测流规范：SL 537-2011[S].

[6]地下水监测规范：SL l83-2005[S].

[7]明渠堰槽流量计计量检定规程：JJG（水利）004[S].

[8]电磁流量计：JJG 1033[S].

[9]超声波流量计：JJG 1030[S].

[10]冷水水表检定规程：JJG 162 [S].

[11]电子远传水表：CJ/T 224[S].