水文計量管理的基礎:加強水文計量標準體系建設—— 《轉子式流速儀》《浮子式水位計》《超聲波測深儀》等水利行業計量檢定規程出臺

張玉成

（水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心,南京 210012）

水文計量管理的基礎:加強水文計量標準體系建設
—— 《轉子式流速儀》《浮子式水位計》《超聲波測深儀》等水利行業計量檢定規程出臺

張玉成

（水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心,南京 210012）

水文計量管理工作的最基礎環節之一就是建立一套完善的水文計量標準體系,而其最重要的組成部分是水利計量檢定規程,這是水文計量領域開展計量管理工作的最根本保障。本文重點對JJG（水利）01-2009《轉子式流速儀》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》、JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》等三項水利行業計量檢定規程進行介紹和解讀。

水文計量管理;水利計量檢定規程;轉子式流速儀;浮子式水位計;超聲波測深儀

經水利部批準,由水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心主要負責起草的JJG（水利）01-2009《轉子式流速儀》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》、JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》等三項水利行業計量檢定規程,已經正式于2010年01月01日正式發布實施了。

水文計量管理工作的最基礎環節之一是建立一套完善的水文計量標準體系,而水利計量檢定規程就是其最重要的組成部分,是水文計量領域開展計量管理工作的最根本保障。

我們知道,只有做好水文計量工作,才能取得基本的、準確的、完整的水文水量等技術資料,才能真正管好水資源、用好水資源。

當前,水文計量工作剛剛步入正軌,隨著水文計量工作的深入開展,建立和完善水利水文計量標準體系,加強水文計量器具的配備和管理的需求會越來越強烈。

為適應新時期新形勢下的水文計量工作的要求,水利部先期批準發布了三項水利行業計量檢定規程,用來指導和規范當前的水文計量工作。

轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀等水文儀器是廣泛用于水文水量量值計量的儀表,其準確性以及相應功能的符合程度直接關系著水利水文領域使用者的切身利益。一旦作為法制計量器具,其性能的最根本要求無疑是準確性和可靠性,上述規程的出臺,從技術法規層面給予了根本保障,為浮子式水位計、轉子式流速儀、超聲波測深儀的使用和檢定單位提供了檢定和校準的技術依據。本文將對上述三項水利行業計量檢定規程的重點部分進行介紹和解讀。

1 適用范圍

根據我國的具體情況,我國 《計量法》規定計量檢定規程可分為國家計量檢定規程、部門計量檢定規程和地方計量檢定規程三種。JJG（水利）01-2009《轉子式流速儀》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》和JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》均是水利行業計量檢定規程,它們僅是水利部門需要或者由于條件限制暫時不能制定國家計量檢定規程,因此先制定水利部門的計量檢定規程。

上述三項檢定規程分別適用于轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀的首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。轉子式流速儀是用來測定水流流動速度的計量器具,它廣泛應用于江河、湖泊、水庫、渠道、管道、水力實驗室等。

浮子式水位計主要應用于江河、湖泊、明渠、水庫等水體的水位測量。

超聲波測深儀主要應用于江河、湖泊、水庫、近海等水體中的水深測量。這里提到的首次檢定、后續檢定和使用中檢驗是計量專業用語。首次檢定是指對未曾檢定過的新的轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀進行的一種檢定。后續檢定是指首次檢定后的任何一種檢定,如強制性周期檢定、修理后檢定、周期檢定有效期內進行的檢定等等。

使用中檢驗是指為檢查轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀的檢定標記或檢定證書是否有效、保護標記是否損壞、檢定后是否遭到明顯改動,以及其示值誤差是否超過使用中最大允許誤差所進行的一種檢查。

2 計量性能要求和通用技術要求

計量器具的計量性能,有時也稱測量器具或計量儀器的測量性能,它是反映測量器具計量特性和功能的各種指標或參數。不同類型、不同用途的測量器具的性能、功能是不一樣的,有差異也有一些共同之處。

針對轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀在計量器具控制各階段中需要滿足的計量要求,上述三個規程分別在第3章給出了各自的計量要求。如:JJG（水利）01-2009《轉子式流速儀》提出了檢定速度范圍、檢定公式使用范圍、起轉速度、臨界速度、水力螺距、儀器常數、全線相對均方差、各速度級相對誤差等要求。JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》提出了量程、分辨力、靈敏閾、測量誤差、計時誤差等計量性能要求。JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》提出了測深范圍、分辨力、盲區、測量誤差等計量性能要求。

在明確了計量要求的前提下,為滿足上述計量要求,三個檢定規程均分別在第4章給出了轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀均應達到的通用技術要求,如:外觀結構、操作的適應性和安全性、強制性標記和說明性標記等方面的內容。

3 計量器具控制

根據我國計量法規定,計量器具的控制包括計量器具設計制造過程的控制和使用中的控制,也就是對計量器具壽命過程的控制。在JJF1001-1998中對計量器具控制的定義是:確定計量器具的性能,并簽發關于該法定地位的官方文件。這種控制可包括對該計量器具的下列運作中的一項、兩項或三項:即型式批準、檢定和檢驗。

從計量器具設計制造開始,在設計試制中就要進行型式批準;為了保證制造的每臺計量器具都與批準的型式一致,就要求對其進行首次檢定;為了保證使用中的計量器具滿足規定要求,要對其進行后續檢定和使用中檢驗。

根據上述原則,上述三個規程在計量器具控制一章即第5章中均明確規定了檢定用設備和檢定場地環境條件方面的要求,明確規定了受檢水文儀器的受檢部位和檢定內容,科學合理地確定了檢定項目,制定了切實可行的檢定方法,并注意結合作為水文計量器具的水文儀器的客觀實際使用需要。下面分別進行介紹。

3.1 JJG（水利）01-2009《轉子式流速儀》

轉子式流速儀檢定的工作原理是在橫斷面均勻一致的直線靜水槽中,在軌道上行駛的檢定車以規定的若干穩定速度牽引流速儀,使固定安裝在測桿上的流速儀在靜水中行進,測定檢定車的速度和流速儀轉子的轉速,對這兩組數據用方程式以及圖表建立相關關系。因此,檢定所使用設備主要是靜水槽及其檢定車,流速儀檢定車的速度范圍一般為:0.01m/s～5.00m/s。全國目前經由水利部統一管理的靜水槽共有10座,該10座水槽分別位于遼寧、河北、新疆、陜西、湖南、廣西、云南、江蘇、山東、重慶等地,均取得過水利部統一頒發的流速儀檢定水槽技術鑒定合格證書。

轉子式流速儀的檢定項目主要包括檢定速度范圍、檢定公式使用范圍、起轉速度、水力螺距b值、儀器常數a值、全線相對均方差等,其中全線相對均方差僅在首次檢定時納入檢定項目,后續檢定和使用中檢驗時不必考慮;起轉速度在首次檢定和后續檢定中均作為檢定項目之一,但在使用中檢驗這一環節可以不必考慮。臨界速度和各速度級相對誤差則依據具體產品型號的不同來具體分析確立是否納入各控制環節的必檢項目。

3.2 JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》

浮子式水位計的工作原理是利用浮子感應水位。浮子漂浮在水位測井內隨水位升降。懸掛浮子的懸索繞過水位輪,另一端懸掛一平衡錘,自動控制懸索的位移和張緊,在水位升降時懸索帶動水位輪旋轉,從而將水位的升降轉換為水位輪的旋轉,再傳遞給水位記錄部分或編碼輸出。

因此,檢定浮子式水位計主要使用設備是水位試驗臺,通常該水位試驗臺的量程即水位變幅至少應達到10m,分辨力應不大于1mm,且水位變率可調,最大水位變率應不低于40cm/min。浮子式水位計的檢定項目主要包括靈敏閾、測量誤差、回差、重復性誤差、再現性誤差、計時誤差等。其中回差、重復性誤差只在首次檢定和后續檢定中考慮,計時誤差主要針對帶有計時裝置的水位計,且只在首次檢定和后續檢定中考慮。

3.3 JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》

超聲波測深儀是以水體為超聲波傳播媒介,測深時將超聲波換能器放置于水下一定位置,換能器到水底的深度可以根據超聲波在水中的傳播速度和超聲波信號發射出去到接收回來的時間間隔計算。

根據超聲波測深儀的工作原理,超聲波測深儀應在標準規定的條件下進行檢定,但考慮到當前水文儀器領域實際的工作現狀,JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》規定也可以采用一種間接測量檢定方法,即用流速儀檢定水槽的水體長度模擬水深來對超聲波測深儀進行檢定,前提條件是水槽長度宜大于超聲波測深儀的量程,水槽寬度和深度應符合試驗要求,且槽底和水下側壁應光滑平整,同時檢定時用的放在水槽中的反射板應平整,表面不平整度應不大于0.5cm。超聲波測深儀的檢定項目主要包括盲區、測量誤差和重復性誤差等,其中重復性誤差在使用中檢驗這一環節可以不必考慮。

4 檢定結果的處理

前面介紹的三個檢定規程在檢定結果的處理上均進行了明確規定,即在檢定結束后,應該對上述三種受檢水文儀器是否合格作出明確裁決,結論有合格與不合格兩種,經檢定符合上述檢定規程要求的,發給檢定證書。經檢定不符合上述檢定規程要求的發給檢定結果通知書,對于不合格的結論應同時注明具體的不合格項目。

5 檢定周期

檢定周期是指受檢計量器具相鄰二次檢定之間的時間間隔。一般情況下,檢定周期應根據受檢水文儀器的計量性能、使用環境條件和使用頻繁程度等因素確定。

本文介紹的三個水利計量檢定規程中均對檢定周期進行了明確規定,但這里的規定一般只規定其最大檢定周期,如,流速儀的檢定周期為一年或累計工作300h,二者取其時間間隔較短者;浮子式水位計的檢定周期一般為五年,用于貿易結算的測量水量用的水位計,檢定周期為兩年;超聲波測深儀的檢定周期為兩年。

上述規定主要是指導有關水文儀器使用單位根據本單位實際情況確定應執行的檢定周期,特別指出的是對同類水文儀器在不同使用單位由于使用環境等因素的不同可以有不同的檢定周期,但應不超過其最大檢定周期。

6 附錄

計量檢定規程的附錄與標準的附錄不太一樣,一般不區分補充件和參考件。

主要是給出對規程的正文部分有關內容的說明與補充。而本文中介紹的三個水利計量檢定規程則主要是給出了檢定記錄表、檢定證書或檢定結果通知書的格式,至于有關檢定數據處理和計算公式等信息均已經在正文中給出。

7 結 語

水利計量檢定規程是水利水文計量標準體系的重要組成部分,轉子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀等水文儀器已經制定了檢定規程,上述三類水文儀器可以按照上述三個水利計量檢定規程的規定進行檢定,但是還有許多種其它類型的水文儀器也涉及水文水量計量工作,急需制定檢定規程,在檢定規程制定發布以前,可以先參照相關的規程或標準制定檢定方法和檢定周期。

總之,只有建立和不斷完善水文計量標準體系,才能真正做好水文計量管理工作,這是水文計量工作的基礎和基石。

X859;T-652

B

1008-1305（2011）01-0006-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2011.03.003

張玉成（1966年-）,女,教授級高級工程師,現為水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心副總工程師,JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》和 JJG（水利）03-2009《超聲波測深儀》的第一起草人。