張玉成

（水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心,南京 210012）

水文計量管理的基礎(chǔ):加強(qiáng)水文計量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
—— 《轉(zhuǎn)子式流速儀》《浮子式水位計》《超聲波測深儀》等水利行業(yè)計量檢定規(guī)程出臺

張玉成

（水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心,南京 210012）

水文計量管理工作的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一就是建立一套完善的水文計量標(biāo)準(zhǔn)體系,而其最重要的組成部分是水利計量檢定規(guī)程,這是水文計量領(lǐng)域開展計量管理工作的最根本保障。本文重點(diǎn)對JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)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(yè)計量檢定規(guī)程進(jìn)行介紹和解讀。

水文計量管理;水利計量檢定規(guī)程;轉(zhuǎn)子式流速儀;浮子式水位計;超聲波測深儀

經(jīng)水利部批準(zhǔn),由水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心主要負(fù)責(zé)起草的JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)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(yè)計量檢定規(guī)程,已經(jīng)正式于2010年01月01日正式發(fā)布實(shí)施了。

水文計量管理工作的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一是建立一套完善的水文計量標(biāo)準(zhǔn)體系,而水利計量檢定規(guī)程就是其最重要的組成部分,是水文計量領(lǐng)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(zhǔn)確的、完整的水文水量等技術(shù)資料,才能真正管好水資源、用好水資源。

當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)體系,加強(qiáng)水文計量器具的配備和管理的需求會越來越強(qiáng)烈。

為適應(yīng)新時期新形勢下的水文計量工作的要求,水利部先期批準(zhǔn)發(fā)布了三項水利行業(yè)計量檢定規(guī)程,用來指導(dǎo)和規(guī)范當(dāng)前的水文計量工作。

轉(zhuǎn)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(zhǔn)確性以及相應(yīng)功能的符合程度直接關(guān)系著水利水文領(lǐng)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(zhǔn)確性和可靠性,上述規(guī)程的出臺,從技術(shù)法規(guī)層面給予了根本保障,為浮子式水位計、轉(zhuǎn)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(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)。本文將對上述三項水利行業(yè)計量檢定規(guī)程的重點(diǎn)部分進(jìn)行介紹和解讀。

1 適用范圍

根據(jù)我國的具體情況,我國 《計量法》規(guī)定計量檢定規(guī)程可分為國家計量檢定規(guī)程、部門計量檢定規(guī)程和地方計量檢定規(guī)程三種。JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)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(yè)計量檢定規(guī)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(guī)程,因此先制定水利部門的計量檢定規(guī)程。

上述三項檢定規(guī)程分別適用于轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。轉(zhuǎn)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(yīng)用于江河、湖泊、水庫、渠道、管道、水力實(shí)驗(yàn)室等。

浮子式水位計主要應(yīng)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(yīng)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(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)是計量專業(yè)用語。首次檢定是指對未曾檢定過的新的轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀進(jìn)行的一種檢定。后續(xù)檢定是指首次檢定后的任何一種檢定,如強(qiáng)制性周期檢定、修理后檢定、周期檢定有效期內(nèi)進(jìn)行的檢定等等。

使用中檢驗(yàn)是指為檢查轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀的檢定標(biāo)記或檢定證書是否有效、保護(hù)標(biāo)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(jìn)行的一種檢查。

2 計量性能要求和通用技術(shù)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(biāo)或參數(shù)。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(zhuǎn)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(guī)程分別在第3章給出了各自的計量要求。如:JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)子式流速儀》提出了檢定速度范圍、檢定公式使用范圍、起轉(zhuǎn)速度、臨界速度、水力螺距、儀器常數(shù)、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(qū)、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(guī)程均分別在第4章給出了轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀均應(yīng)達(dá)到的通用技術(shù)要求,如:外觀結(jié)構(gòu)、操作的適應(yīng)性和安全性、強(qiáng)制性標(biāo)記和說明性標(biāo)記等方面的內(nèi)容。

3 計量器具控制

根據(jù)我國計量法規(guī)定,計量器具的控制包括計量器具設(shè)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(fā)關(guān)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(yùn)作中的一項、兩項或三項:即型式批準(zhǔn)、檢定和檢驗(yàn)。

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

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

3.1 JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)子式流速儀》

轉(zhuǎn)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(guī)定的若干穩(wěn)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(jìn),測定檢定車的速度和流速儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,對這兩組數(shù)據(jù)用方程式以及圖表建立相關(guān)關(guān)系。因此,檢定所使用設(shè)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(jīng)由水利部統(tǒng)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(tǒng)一頒發(fā)的流速儀檢定水槽技術(shù)鑒定合格證書。

轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度、水力螺距b值、儀器常數(shù)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(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)時不必考慮;起轉(zhuǎn)速度在首次檢定和后續(xù)檢定中均作為檢定項目之一,但在使用中檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)可以不必考慮。臨界速度和各速度級相對誤差則依據(jù)具體產(chǎn)品型號的不同來具體分析確立是否納入各控制環(huán)節(jié)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(yīng)水位。浮子漂浮在水位測井內(nèi)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(zhuǎn),從而將水位的升降轉(zhuǎn)換為水位輪的旋轉(zhuǎn),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(shè)備是水位試驗(yàn)臺,通常該水位試驗(yàn)臺的量程即水位變幅至少應(yīng)達(dá)到10m,分辨力應(yīng)不大于1mm,且水位變率可調(diào),最大水位變率應(yīng)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(fù)性誤差、再現(xiàn)性誤差、計時誤差等。其中回差、重復(fù)性誤差只在首次檢定和后續(xù)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(xù)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(jù)超聲波在水中的傳播速度和超聲波信號發(fā)射出去到接收回來的時間間隔計算。

根據(jù)超聲波測深儀的工作原理,超聲波測深儀應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下進(jìn)行檢定,但考慮到當(dāng)前水文儀器領(lǐng)域?qū)嶋H的工作現(xiàn)狀,JJG（水利）02-2009《浮子式水位計》規(guī)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(jìn)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(yīng)符合試驗(yàn)要求,且槽底和水下側(cè)壁應(yīng)光滑平整,同時檢定時用的放在水槽中的反射板應(yīng)平整,表面不平整度應(yīng)不大于0.5cm。超聲波測深儀的檢定項目主要包括盲區(qū)、測量誤差和重復(fù)性誤差等,其中重復(fù)性誤差在使用中檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)可以不必考慮。

4 檢定結(jié)果的處理

前面介紹的三個檢定規(guī)程在檢定結(jié)果的處理上均進(jìn)行了明確規(guī)定,即在檢定結(jié)束后,應(yīng)該對上述三種受檢水文儀器是否合格作出明確裁決,結(jié)論有合格與不合格兩種,經(jīng)檢定符合上述檢定規(guī)程要求的,發(fā)給檢定證書。經(jīng)檢定不符合上述檢定規(guī)程要求的發(fā)給檢定結(jié)果通知書,對于不合格的結(jié)論應(yīng)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(yīng)根據(jù)受檢水文儀器的計量性能、使用環(huán)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(guī)程中均對檢定周期進(jìn)行了明確規(guī)定,但這里的規(guī)定一般只規(guī)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(mào)易結(jié)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(guī)定主要是指導(dǎo)有關(guān)水文儀器使用單位根據(jù)本單位實(shí)際情況確定應(yīng)執(zhí)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(huán)境等因素的不同可以有不同的檢定周期,但應(yīng)不超過其最大檢定周期。

6 附錄

計量檢定規(guī)程的附錄與標(biāo)準(zhǔn)的附錄不太一樣,一般不區(qū)分補(bǔ)充件和參考件。

主要是給出對規(guī)程的正文部分有關(guān)內(nèi)容的說明與補(bǔ)充。而本文中介紹的三個水利計量檢定規(guī)程則主要是給出了檢定記錄表、檢定證書或檢定結(jié)果通知書的格式,至于有關(guān)檢定數(shù)據(jù)處理和計算公式等信息均已經(jīng)在正文中給出。

7 結(jié) 語

水利計量檢定規(guī)程是水利水文計量標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分,轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計、超聲波測深儀等水文儀器已經(jīng)制定了檢定規(guī)程,上述三類水文儀器可以按照上述三個水利計量檢定規(guī)程的規(guī)定進(jìn)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(guī)程,在檢定規(guī)程制定發(fā)布以前,可以先參照相關(guān)的規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(xiàn)為水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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。