水利行業標準《水量計量設備基本技術條件》編制研究

張玉成 高軍 史占紅 蔣楠 張衛

摘 要：通過對水資源取用水水量計量監測設備的產品現狀、現行標準現狀、現場實際應用現狀的調研分析，結合當前水資源取用水水量計量監測工作的實際需求和特點，制定了水量計量監測設備的基本技術要求和試驗要求標準，本文重點介紹標準研究與編制的背景和過程，闡述標準編制的必要性以及編制的原則和方法。

關鍵詞：水資源，取用水，水量計量，監測儀器，水利行業標準，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、生產之要、生態之基，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展速度、忽視環境影響的粗放型發展模式，使水資源遭受嚴重污染，加之“水是取之不盡、用之不竭”的錯誤觀念影響，節水意識低下，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狀，強化節水意識、加強取用水計量是當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、經濟、生態產生深遠影響和巨大效益。習近平總書記就保障國家水安全發表過重要論述，明確提出了“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的新時期“十六字”水利工作方針，強調治水立足“節水優先”，提高水資源效率，需要技術、管理、規劃“齊頭并進”，科學共治，高效善治。2021年10月，國家發展改革委員會、水利部等部門印發了《“十四五”節水型社會建設規劃》[1]，要求強化取水許可管理，實行動態監管，加強用水計量監測。同年，水利部下發了《水利部關于強化取水口取水監測計量的意見》（水資管〔2021〕188號）[2]。實施取用水計量管理可以保證取用水數據的準確性、溯源性、一致性和法制性，實現計量單位制的統一，更有助于掌握水資源取用的現狀、加強水資源稅費回收力度、實現對水資源的合理調度及有效控制，也是落實最嚴格水資源管理制度和建設節水型社會的根本保證。建立節約優先、保護有效、配置優化、開發合理、利用高效、管理科學的水資源保障體系，實現水資源的可持續利用，對我國經濟社會持續健康發展，全面建成小康社會，具有十分重要的戰略意義。同時，標準作為準繩和規范，是一種有效的技術管理依據和方法指導，應該充分加以利用。因此，為統一水量監測設備的基本技術要求，促進其進一步規范化、標準化和現代化，開展水量監測設備技術標準的研究與編制是非常必要而有意義的。

2 編制過程

標準編制組由來自“生產、研發、檢測、應用”的專業技術人員組成，在專業研究、行文功底和標準化工作經驗方面各具所長，第一起草人作為課題組長負責統籌管理、協調分配任務，按專業將任務分解成明渠取用水計量、管道取用水計量、數據采集傳輸設備（遙測終端機）、監測設備基本技術要求和試驗要求等，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稿。編制組在充分總結現有水資源監控工程建設和水資源監測儀器生產經驗的基礎上，進行了大量走訪調研，廣泛征集意見，立足行業需要，兼顧技術發展，對標準相關技術內容進行了具體總結和詳細分析，力求全面準確地編制好標準。

2.1 加強實地調研，重視調研的廣泛性和代表性

根據大綱審查會的要求，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，實地調研了相關產品的生產廠家、計量檢定單位、應用現場和用戶單位。

2.2 加強技術咨詢，重視專家意見

嚴格遵守“標準編制四階段定稿”原則，在充分參考專家意見的基礎上，按要求分階段編制好標準草案稿、征求意見稿、送審稿和報批稿。編制組多次召開內部會議以及兩次外部專家技術咨詢會，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準編制目的、標準名稱、標準結構脈絡；隨著水資源計量標準體系表設想的初步明晰，第一次技術咨詢會議將標準的結構脈絡進一步確定下來，即按監測場景和監測方法分別對應提出各類監測設備的技術要求；通過第二次技術咨詢會、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、指導和審查意見，循序漸進整改，穩扎穩打地拿出最終成果。

2.3 重視并吸納行業內外的相關意見建議

自向行業內外廣泛征求意見開始，共發出征求意見稿80份，收到37份有關單位和專家的回函，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真研究和處理，充分吸收了各相關部門、專家學者的建議和意見，體現了開放、民主、科學、嚴謹的標準編制原則和工作作風，可以說，標準匯聚了各方智慧，廣納了各方才智，是包括編制組在內的全行業集體智慧的結晶。

3 編制原則

3.1 協調性原則

編制組有一致看法，即標準不能一味地追求高指標、高要求，而是應該與現有水資源計量監測設備的實際技術現狀和應用情況相結合，盡可能保持與現行相關標準、規范之間的協調一致性。為此，在編制標準前，編制組首先對現行有效的相關標準、規范、法律法規等進行了收集、梳理和學習，避免出現與現行法律法規、相關標準間的矛盾，特別是在水資源監測和管理領域，不同類型的監測方法都有相應的監測規范做指導，如：明渠流量監測方面，有國家標準GB 50179《河流流量測驗規范》[3]、水利行業標準SL337《聲學多普勒流量測驗規范》[4]、SL 537《水工建筑物與堰槽測流規范》[5]、SL l83《地下水監測規范》[6]和水利行業計量檢定規程JJG（水利）004《明渠堰槽流量計計量檢定規程》[7]；在管道流量計量方面，有國家計量檢定規程JJG 1033《電磁流量計》[8]、 JJG 1030《超聲波流量計》[9]、JJG 162《冷水水表檢定規程》[10]和城建行業標準CJ/T 224《電子遠傳水表》[11]；在水資源管理方面，有國家標準GB/ T 28714《取水計量技術導則》[12]和水利行業標準SL 365《水資源水量監測技術導則》[13]等。在標準編制前，課題組充分調研分析了上述標準間的異同點和相關性，盡量注意保持與這些標準間的協調和統一，以避免給新標準的日后實施帶來不便和影響。

3.2 實用性原則

制定標準并不是技術性能指標定得越高越好，提高或降低某項性能指標，其所涉及的原材料、技術、工藝、檢驗和成本等方面都會發生改變。因此，準確、恰當地選取最合理、最實用的技術性能指標是標準編制的又一重要原則。本標準在前期研究時把充分滿足工程應用要求作為重點加以考慮，從水資源監測工程建設與計量管理應用實際出發，對當前典型的水資源計量監測儀器的生產工藝和技術性能進行調研，包括調研計量實驗室和檢定站，驗證其計量性能指標的可靠性，同時，還調研走訪了一些實際應用現場，根據當前國內的技術普及程度和現有水平，提出計量性能指標參數，并給出檢驗方法，以滿足最佳實用原則。

4 主要技術內容研究

4.1 適用范圍的確定

《水量計量設備基本技術條件》（SL/T 426—2021）共6章，包括范圍、規范性引用文件、術語和定義、取用水計量監測設備、技術要求和試驗要求，按GB/T1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》[14]的規定確定標準總體結構，以及標準層次和各要素的編排。在確定標準總體框架時首先確定了標準的適用范圍，既堅持不能讓標準所涵蓋的范圍過寬、造成標準內容空泛，也不能讓標準所涵蓋的范圍過窄、不能滿足開題宗旨的原則要求。因此，編制組首先對標準所涉及的技術內容是否滿足既定需求進行了研究，即標準應規范國家水資源監控領域中涉及到的明渠取用水計量監測設備、管道取用水計量監測設備、數據采集傳輸設備的技術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依據，同時，標準應適用于水資源管理和開發利用過程中的取用水量計量監測設備，包括地表水和地下水的取用水量的計量，但不包括水質。

4.2 術語的選擇及定義

為正確理解標準全文，給標準使用者提供方便，在術語和定義一章共給出6個術語，包括“流速”“流量”“水量”“水位”“水深”和“取用水計量”，其中前5個術語均是水資源監測參數，“流速”“流量”“水量”三個術語相關性很強，“水位”“水深”兩個術語的相關性也很強，對這些術語的定義，最重要的是找出概念間的區別特征，將不同概念區分開來。以“流量”“水量”為例，“流量”指的是單位時間內流過明渠或管道某一過水斷面的水體體積，以立方米每秒計量；“水量”指的是某一時段內，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測領域。因此，有必要定義清晰，避免混用。

4.3 技術內容的取舍

為了使標準結構清晰、內容邏輯嚴謹，標準技術內容的取舍根據水量計量監測要素及方法來決定，即根據監測場景和監測要素來對應提出監測設備的技術要求，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，其監測要素有兩個，即斷面平均流速和過水斷面面積。根據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用到的監測設備有轉子式流速儀、聲學點流速儀或電磁點流速儀；測量剖面流速的方法對應用到的監測設備有聲學時差法流速儀或聲學多普勒流速剖面儀；測量表面流速的方法對應用到的監測設備有電波流速儀（雷達流速儀）。過水斷面面積測量包括水深測量和斷面起點距測量，可用走航式聲學多普勒流速剖面儀或多波束測量儀器測量得到。對于規則斷面面積，當取用水斷面能建立穩定可靠的水位流量關系時，可采用水位流量關系推流，可通過測量水位，借用斷面資料建立水位——面積關系計算得到，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，斷面應布設水尺作為水位測量儀器的參考基準。流速面積法的適用場景也有一定要求，即：測流渠段應順直，水流和斷面穩定、無沙洲、無崩岸、無回流、無死水現象；順直渠段長應大于渠道最大水流時水面寬度的3倍；測流斷面應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，標準也明確規定，標準斷面水位流量關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采用；采用以電折水方式進行取用水計量監測的，宜定期將電表折算的水量與流量計進行比對校準。

4.4 數據采集傳輸設備

對取用水量進行監測，監測數據應能及時、準確地上傳至各級水資源監管平臺，管理部門可實時掌握取水、用水動態，因此，數據采集傳輸設備（遙測終端機）也是取用水量監測系統的核心設備，應納入監測設備范疇統一加以規范，其中，遙測終端機和監測傳感器之間可以是分體式結構，也可以是一體化設計。數據采集傳輸設備應根據測站特點和周邊通訊條件、前期其他水利信息化系統建設狀況，以及數據傳輸量的大小進行合理選擇，通常情況下，應能自動實時采集、存儲各類水位、流速、流量等監測傳感器的監測數據，應具有本地數顯功能，并配有數據傳輸單元，可支持多種通信方式，可具有多信道自動切換功能，數據傳輸規約宜符合SL 427《水資源監測數據傳輸規約》[15]或SL 651《水文監測數據通信規約》[16]的規定，特殊地區應符合相應通信安全保護的要求。同時，遙測終端機亦應具備自診斷和報警功能，當取水量達到設定上限值時，可自動發布報警信息至監控中心。

4.5 試驗方法要求

按標準編寫的可證實性原則，每一項技術要求都應有其對應的試驗方法證實其符合性，且這些方法應穩定可重復，基于上述要求，本標準也給出了相應試驗方法的要求，用來指導如何驗證監測設備的計量性能和特性。有些試驗項目屬于必須要做的，比如外觀質量、計量性能、氣候環境適應性、機械環境適應性和外殼防護等級，有些試驗項目則可根據應用環境進行選擇，包括電源適應性、功耗、絕緣電阻、抗電強度、抗干擾和防雷等。以氣候環境適應性試驗為例，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，加之有的設備可能應用于有遮擋的室內，有的設備可能直接應用于嚴酷的野外，應根據設備的實際應用地域和場景進行試驗參數的選擇，水下設備一般要求溫度0～35℃；水上設備一般分類要求，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。氣候環境適應性試驗可以驗證這些監測設備在各種氣候環境條件下的適應能力，對于試驗過程中可能暴露出的缺陷和故障，均可作為其質量改進的依據，對提高監測設備的質量可靠性有著至關重要的作用。

5 結 語

本文重點介紹了水利行業標準《水量計量設備基本技術條件》的研究背景與編制過程，闡述了標準的編制原則，以及主要技術內容的取舍重點和研究方法，充分參考了現行各類相關標準和已有的規范化成果，以確保本標準能與水資源計量管理體系相融合。總之，根據我國取用水計量監測設備的實際應用情況，以及該類儀器設備在水資源監測領域的技術水平和發展趨勢，提出符合實際應用需求的計量性能指標。客觀地說，標準在編制過程中經歷了很多個環節、很多名專家學者的共同參與和反復推敲修改，是很多人、很多實踐經驗的共同總結和提煉，在此向對本標準做出過無私奉獻和真誠幫助的同仁們表示衷心感謝。雖然標準已經發布實施，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準化專家及水文水資源領域專家一起共同交流和探討。

參考文獻

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[13]水資源水量監測技術導則：SL 365[S].

[14]標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則：GB/ T1.1-2020[S].

[15]水資源監測數據傳輸規約：SL 427[S].

[16]水文監測數據通信規約：SL 651[S].

作者簡介

張玉成，從事標準編制、產品質量檢測、計量、認證認可等技術監督工作。

高軍，從事水文水資源監測技術研究工作。

史占紅，從事標準編制、計量研究等工作。

蔣楠，從事產品質量檢測、標準編制、計量研究工作。

張衛，從事水文水資源監測技術研究工作。

（責任編輯：張瑞洋）