孫 健，喬 婧，張淑玲，萬(wàn) 毅，陳興茹

（1. 水利部水資源管理中心，北京 100038； 2. 南水北調(diào)中線實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，北京 100038；3. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038）

0 引 言

中國(guó)水資源問題十分突出，尤其是水資源短缺、旱澇災(zāi)害以及與水相關(guān)的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的制約因素［1］。中國(guó)水資源具有年際變化大、分布不均的特點(diǎn)［2］，近年來(lái)，受氣候條件、人類活動(dòng)等因素影響，我國(guó)水資源情勢(shì)呈現(xiàn)新的變化，水資源的質(zhì)量下降、功能減退［3］，水資源管理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，開始從水資源內(nèi)部管理轉(zhuǎn)向外部社會(huì)化管理階段［4］。從稟賦看，北缺南豐［5］的特征更加明顯。從現(xiàn)狀看，水資源緊缺［6］問題十分突出。從趨勢(shì)看，水資源供需形勢(shì)依舊嚴(yán)峻［7］。加強(qiáng)取用水管理是嚴(yán)格水資源源頭管控［8］、強(qiáng)化水資源剛性約束［9］的重要內(nèi)容。取水口作為取用水行為的首要設(shè)施，加強(qiáng)其取水量監(jiān)測(cè)計(jì)量是強(qiáng)化取用水監(jiān)管不可或缺的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性工作。

因缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，2011年之前尚未建立全國(guó)范圍的取水口臺(tái)賬和統(tǒng)計(jì)體系，前人研究主要集中單個(gè)或小區(qū)域范圍內(nèi)的取水口設(shè)計(jì)建設(shè)［10-12］、水流［13-15］和水質(zhì)［16-18］等方面。2011 年開展的水利普查工作完成了68萬(wàn)個(gè)河湖取水口基礎(chǔ)信息匯集，以及近400 萬(wàn)個(gè)規(guī)模以上機(jī)電井的概要信息［19］。2019 年水利部在長(zhǎng)江流域開展了取水設(shè)施核查登記工作。2020 年水利部啟動(dòng)全國(guó)取用水管理專項(xiàng)整治行動(dòng)，基本摸清了全國(guó)550 多萬(wàn)個(gè)取水口（含規(guī)模以上機(jī)井）的分布和取水情況，初步掌握水資源開發(fā)利用管理現(xiàn)狀，對(duì)取水監(jiān)測(cè)計(jì)量情況也有了更清晰的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)比水利普查和取用水管理專項(xiàng)整治行動(dòng)數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國(guó)取水口本底情況和監(jiān)測(cè)計(jì)量能力均發(fā)生顯著變化。2012 年至2018 年開展的兩期國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目提出了取水口監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求（項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)），建成2 萬(wàn)戶約4 萬(wàn)個(gè)國(guó)控項(xiàng)目取用水監(jiān)測(cè)點(diǎn)，顯著提升了取水口在線監(jiān)測(cè)計(jì)量水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已實(shí)施監(jiān)測(cè)計(jì)量的取水口中，管道型是主要類型，約占總數(shù)的85%。明渠型數(shù)量占比小，但很多是灌區(qū)渠首或引調(diào)水工程口門，監(jiān)測(cè)計(jì)量的水量規(guī)模較大。

1 研究方法和有關(guān)術(shù)語(yǔ)

1.1 研究方法

研究資料來(lái)源主要為水利部組織開展的取用水專項(xiàng)整治行動(dòng)，依托全國(guó)取用水管理專項(xiàng)整治信息系統(tǒng)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息處理，研究取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)。在赴漢江流域和東江流域開展的實(shí)地調(diào)研中，獲得水資源管理和取水口計(jì)量方面較為詳細(xì)的技術(shù)和管理資料。同時(shí)結(jié)合兩期國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目和取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量專項(xiàng)提升等建設(shè)情況，總結(jié)管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施類型及特點(diǎn)，分析不同類型監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施間誤差、環(huán)境適應(yīng)性、計(jì)量成本、優(yōu)缺點(diǎn)和唯一性使用場(chǎng)景等因素差異，研究提出科學(xué)有效、精度較高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)的管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量能力提升方法。

1.2 有關(guān)術(shù)語(yǔ)

取水口監(jiān)測(cè)，包括“計(jì)量”和“推算”兩種方式。其中，根據(jù)固定設(shè)備測(cè)量水量的規(guī)范性和精度不同，取水口“計(jì)量”可分為“器具計(jì)量”和“折算”；根據(jù)信息采集傳輸方式和時(shí)效性不同，取水口“計(jì)量”可分為“在線計(jì)量”和“離線計(jì)量”。其他獲取水量數(shù)據(jù)方式，包括通過(guò)區(qū)域內(nèi)典型樣本點(diǎn)和總體用電數(shù)據(jù)進(jìn)行面上的“以電折水”推算，以及通過(guò)灌溉定額進(jìn)行區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量推算，通過(guò)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行水量推算等方式，均不屬于取水監(jiān)測(cè)方式，而屬于服務(wù)統(tǒng)計(jì)水量需要的輔助計(jì)算方式，都不具備在線傳輸條件。

“取水口計(jì)量率”是指已安裝計(jì)量設(shè)施的取水口個(gè)數(shù)占總?cè)∷跀?shù)的比例?！叭∷坑?jì)量率”是指已計(jì)量取水口的取水量占總?cè)∷康谋壤?。“取水口在線計(jì)量率”是指已安裝在線計(jì)量設(shè)施并能將取水量信息在線傳輸至水資源信息管理系統(tǒng)的取水口個(gè)數(shù)占總?cè)∷跀?shù)的比例。“取水量在線計(jì)量率”是指可在線計(jì)量并傳輸至水資源信息管理系統(tǒng)的取水量占總?cè)∷康谋壤?/p>

規(guī)模以上取水口：地表水取水口年取水量50 萬(wàn)m3以上，地下水取水口年取水量5 萬(wàn)m3以上。

2 取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量現(xiàn)狀分析

2.1 全國(guó)取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量現(xiàn)狀分析

通過(guò)分析研究全國(guó)范圍（不含黑龍江省及部分國(guó)際河流區(qū)域）共計(jì)550多萬(wàn)個(gè)取水口數(shù)據(jù)，全國(guó)取水口明顯呈現(xiàn)空間分布極不均勻，各省區(qū)之間數(shù)量和類型分布相差較大，監(jiān)測(cè)計(jì)量水平參差不齊，管道型取水口明顯多于渠道型，取水口數(shù)量和用水總量相關(guān)性不高，地下水取水口數(shù)量明顯多于地表水取水口，且二者差距較大的特征（詳見圖1），具體情況如下。

圖1 全國(guó)各省區(qū)取水口數(shù)量和用水總量統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 The number of water intakes and the total amount of water used by provinces and regions in China

從取用水專項(xiàng)整治行動(dòng)收集的信息看，2019年全國(guó)取水口取水口計(jì)量率約為30%，取水量計(jì)量率約為65%，取水口在線計(jì)量率不足10%，取水量在線計(jì)量率約為50%。結(jié)合2021 年《中國(guó)水資源公報(bào)》數(shù)據(jù)，全國(guó)規(guī)模以上取水口數(shù)量超過(guò)30萬(wàn)個(gè)的省區(qū)有4 個(gè)，分別為河南省（132 萬(wàn)）、河北省（115 萬(wàn)）、山東省（85 萬(wàn)）和內(nèi)蒙古自治區(qū)（73 萬(wàn)），4 省區(qū)取水口總數(shù)占全國(guó)73.2%，其中絕大多是地下水取水口，而4 省區(qū)取水總量?jī)H占全國(guó)12.4%。江蘇、新疆、廣東3省取水量居于前3位，但取水口數(shù)量并不多，主要是取水規(guī)模較大的地表水取水口貢獻(xiàn)了大部分水量。

結(jié)合取水口取水規(guī)模、用途、設(shè)施等屬性進(jìn)一步分析研究，北方省區(qū)河南省、河北省、山東省和內(nèi)蒙古自治區(qū)取水口較多，但多為直徑20 cm 以下的小口徑管道型地下水取水口，對(duì)應(yīng)取水量較小；大中型灌區(qū)所在省區(qū)，例如江蘇省、浙江省和湖北省，單個(gè)灌區(qū)渠首地表水取水口取水量較大，以地表水灌溉為主；從取水用途上劃分，全國(guó)農(nóng)業(yè)用水取水口占比超過(guò)50%，南方地區(qū)除了農(nóng)業(yè)用水取水口，水利、環(huán)境和公共設(shè)施取水口所占比重也較大；從取水口設(shè)施類型劃分，南方地區(qū)取水水源以地表水為主，泵站類、壩類和閘類的數(shù)量較多，合計(jì)約占50%以上；北方地區(qū)［北方地區(qū)包括北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、陜西、甘肅、寧夏、新疆等14 個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）。其他?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）為南方地區(qū)］地下水開采量大，機(jī)井?dāng)?shù)量巨大，部分省區(qū)機(jī)井?dāng)?shù)量占全部取水設(shè)施的80%以上，以地下水灌溉為主；管道型取水口數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于渠道型，管道型取水口監(jiān)測(cè)水量占全國(guó)比重也較大。

全國(guó)各省區(qū)間取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量水平參差不齊主要體現(xiàn)在：一是北京市、上海市和天津市取水口在線計(jì)量占比較高。二是除北京市、天津市和上海市外，其余省區(qū)無(wú)論從取水口數(shù)量還是水量看農(nóng)業(yè)用水占比均較高，取水量在線計(jì)量率偏低主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)用水方面。三是所有省區(qū)均存在不同程度的資金和專業(yè)技術(shù)人員欠缺問題，需要進(jìn)一步的政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持，經(jīng)濟(jì)發(fā)展靠后省區(qū)的在線計(jì)量數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用不足，東北和華北平原一些省區(qū)運(yùn)維管理能力偏弱。

2.2 典型省區(qū)取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量現(xiàn)狀分析

2021 年江蘇省用水總量位居全國(guó)第二，GDP 排名全國(guó)第二，人均GDP 排名全國(guó)第三，是長(zhǎng)江流域的經(jīng)濟(jì)總量和用水總量最大的省份，選取長(zhǎng)江流域長(zhǎng)三角地區(qū)用水總量大、取水用途多樣（主要用水指標(biāo)［20］見表1）的代表省份江蘇省作為典型省份，分析研究其取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量現(xiàn)狀對(duì)于掌握全國(guó)取水口基本情況和問題具有重要意義和參考價(jià)值。

表1 典型省區(qū)取用水指標(biāo)表Tab.1 Table of typical provincial water consumption index

江蘇省取水口整體呈現(xiàn)出規(guī)模以上取水口較少、單井平均用水量大、農(nóng)業(yè)用水占據(jù)主導(dǎo)地位、非農(nóng)取水口計(jì)量情況較好的特征（詳見圖2）。從水量上看，江蘇省取水口整體呈現(xiàn)規(guī)模以上取水口控制絕大多數(shù)水量、單個(gè)取水口平均用水量大、配置與生態(tài)用水取水口水量最大的特征（詳見圖3）。

圖2 江蘇省取水口數(shù)量分布?；鶊DFig.2 Sankey diagram of quantity distribution of water intakes in Jiangsu Province

圖3 江蘇省取水口水量分布?；鶊DFig.3 Sankey diagram of distribution of water intake in Jiangsu Province

從取用水專項(xiàng)整治行動(dòng)收集的信息看，2019年江蘇省取水口計(jì)量率為37.7%、取水量計(jì)量率為39.4%、取水口在線計(jì)量率為27.7%、取水量在線計(jì)量率為38.8%。結(jié)合取水口取水規(guī)模、用途、計(jì)量設(shè)施等屬性進(jìn)一步分析研究取水口特征：取水規(guī)模方面，規(guī)模以下取水口數(shù)量占比將近90%，但對(duì)應(yīng)總?cè)∷空急燃s10%，取水口數(shù)量和水量占比出現(xiàn)相反情況，呈現(xiàn)少數(shù)大口門控制絕大多數(shù)水量的特點(diǎn)；取水用途方面，雖然江蘇省是經(jīng)濟(jì)大省，但大部分取水口取水用途為農(nóng)業(yè)用水，取水口數(shù)量占比76.9%，但是在水量方面配置與生態(tài)用水取水口水量，占比最大為46.6%，其次是農(nóng)業(yè)用水，水量占比36%；取水工程方面，管道型取水口主要由泵站和水井組成類，水井類占比10.7%，泵站類取水口數(shù)量占比最多達(dá)到72.2%，但是閘類取水口對(duì)應(yīng)水量卻是泵站類取水口的2.3 倍，農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)井歸為管道型；約62.3%的取水口無(wú)器具計(jì)量設(shè)施，這其中主要是農(nóng)業(yè)用水取水口，部分采用“以電折水”、折算或推算等方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)量；管道型取水口數(shù)量占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，約占取水口總數(shù)量的83.1%，對(duì)應(yīng)水量占比約30%，數(shù)量量龐大且近半處于無(wú)器具計(jì)量設(shè)施狀態(tài)。

2.3 取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量存在問題分析

從全國(guó)范圍看，取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量能力還有明顯不足，體現(xiàn)在4個(gè)方面。

（1）取水口計(jì)量率總體不高，在不同行業(yè)間、不同地區(qū)間差異較大。通過(guò)對(duì)各省區(qū)的數(shù)據(jù)分析，全國(guó)大多數(shù)省區(qū)普遍存在取水口計(jì)量率不高問題。工業(yè)用水、城鎮(zhèn)供水和生活自備用水的取水口計(jì)量率較高，普遍在80%以上；但農(nóng)業(yè)用水的取水口計(jì)量率相對(duì)較低，大多數(shù)在50%以下。南方省區(qū)農(nóng)業(yè)取水口占比較大，但取水口計(jì)量率總體比北方地區(qū)低。

（2）規(guī)模以下取水口數(shù)量巨大，取水口計(jì)量率較低。各省區(qū)規(guī)模以下取水口數(shù)量巨大且取水口計(jì)量率低。其中小型灌區(qū)取水口、農(nóng)用機(jī)電井、小型種植戶等農(nóng)業(yè)取水口占絕對(duì)多數(shù)，取水口計(jì)量率不足10%，部分甚至不足5%，取水量計(jì)量率不足10%，大量的小型灌區(qū)取水口、農(nóng)用機(jī)井無(wú)器具計(jì)量設(shè)施。

（3）全國(guó)工業(yè)和生活用水總體取水口計(jì)量率較高，但是多為離線計(jì)量，自動(dòng)化程度低，設(shè)備精度和穩(wěn)定性水平參差不齊，水行政主管部門獲得取水量信息時(shí)效性差。國(guó)家水資源信息管理系統(tǒng)雖然對(duì)規(guī)模以上頒發(fā)取水許可證的取用水戶取水量實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)計(jì)量，但所涉及取水口數(shù)量占全國(guó)比重偏低，且在區(qū)域間分布不平衡。

（4）監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度存在問題，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定。部分地區(qū)部分取水口計(jì)量設(shè)施安裝不規(guī)范，設(shè)施運(yùn)行維護(hù)、校準(zhǔn)率定等工作嚴(yán)重不足，計(jì)量設(shè)施出現(xiàn)故障不能及時(shí)修復(fù)，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)據(jù)存在一定誤差（如東北地區(qū)冰凍期無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，枯季小流量測(cè)驗(yàn)新技術(shù)應(yīng)用困難）。推算水量的準(zhǔn)確性受相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源、人為經(jīng)驗(yàn)影響大，并缺乏核準(zhǔn)依據(jù)。

通過(guò)全國(guó)和典型省區(qū)取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，管道型取水口在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)渠道型取水口，對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)計(jì)量水量二者之間差距不大。全國(guó)農(nóng)業(yè)用水監(jiān)測(cè)計(jì)量工作存在較大短板，其中大部分農(nóng)業(yè)用水為管道型取水口，具有點(diǎn)多面廣和產(chǎn)權(quán)不清晰等特點(diǎn)，在行政管理上也存在一定難度。渠道型取水口分布相對(duì)集中、責(zé)任主體較清晰，且監(jiān)測(cè)計(jì)量方法和設(shè)施類型較少，一旦加大投資建設(shè)和監(jiān)管力度，渠道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量工作比較好推動(dòng)。因此，提高整體水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量能力，重點(diǎn)任務(wù)和工作難點(diǎn)在于提高管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量能力。

3 管道型取水口計(jì)量設(shè)施技術(shù)分析

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查和參考相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合兩期國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)成果，管道型取水口除農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)井部分采用“以電折水”外，其余管道型取水口主要采用電磁流量計(jì)（管段式）、電磁流量計(jì)（插入式）和超聲波流量計(jì)（管段式）等10種設(shè)施類型進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)量（見表2），因取水規(guī)模、取水場(chǎng)景和取水用途等條件不同，不同取水口需要選用相適應(yīng)的器具計(jì)量設(shè)施，分析不同類型間誤差、環(huán)境適應(yīng)性、計(jì)量成本、優(yōu)缺點(diǎn)和唯一性使用場(chǎng)景等方面差異，能夠?yàn)槿∷诒O(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施的選擇、提高器具計(jì)量準(zhǔn)確率提供技術(shù)支撐。

表2 器具計(jì)量設(shè)施綜合比選表Tab.2 Instrument measurement facilities comprehensive comparison table

根據(jù)不同類型管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施特點(diǎn)，按照施工條件（是否能夠進(jìn)行切管作業(yè)）、安裝條件（直管段是否滿足要求、是否能夠開孔、是否是小管徑管道等）、管理要求（是否要求在線傳輸）和建設(shè)要求（是否要求控制成本）等4 類取水口建設(shè)工作基本條件，制定管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施選型技術(shù)路線（見圖4），梳理現(xiàn)有10 種管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量器具的應(yīng)用場(chǎng)景，為取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量體系建設(shè)工作的工作內(nèi)容劃定、任務(wù)指標(biāo)分解和項(xiàng)目預(yù)算控制提供技術(shù)支撐。

圖4 管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施選型技術(shù)路線圖Fig.4 Pipeline type water intake monitoring metering facilities selection technology roadmap

在某些施工條件、安裝條件、管理要求和建設(shè)要求的條件下，管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施選型具有一定程度上的唯一性，比如在可以進(jìn)行停水切管作業(yè)、直管段較長(zhǎng)（前10D，后5D）、無(wú)法開孔讓傳感器伸入管道內(nèi)的取水口，超聲波流量計(jì)/聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)（外夾式）更適用；在不能進(jìn)行停水切管作業(yè)、直管段較短（不滿足前10D，后5D）、非小管徑管道（DN＞300）、建設(shè)經(jīng)費(fèi)較充足的取水口，可以選用電磁流量計(jì)（管段式）。

為實(shí)現(xiàn)全國(guó)取水監(jiān)測(cè)能力快速提升，應(yīng)積極開展國(guó)產(chǎn)替代工作，在符合標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)計(jì)量要求的前提下，優(yōu)先使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。電磁流量計(jì)造價(jià)高，宜用于中小型管道和測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合；超聲波流量計(jì)價(jià)格中等，且管徑對(duì)價(jià)格影響不大，適用于大中型管道；電子遠(yuǎn)傳水表價(jià)格低廉，適用于小型管道的流量測(cè)量等。

4 管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量能力提升技術(shù)分析

經(jīng)分析研究，提升全國(guó)水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量能力工作重點(diǎn)在于加強(qiáng)管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量，針對(duì)管道型取水口上述問題，在全面梳理管道型取水口計(jì)量設(shè)施類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從提高監(jiān)測(cè)精度、監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性和持久性、系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用能力和出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等4 個(gè)方面提出技術(shù)方法，為管道型取水監(jiān)測(cè)計(jì)量能力提升工作提供技術(shù)支撐。

4.1 提高管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量精度

（1）強(qiáng)化選址設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施的安裝位置對(duì)于監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)的精度有較大影響必須經(jīng)過(guò)科學(xué)論證，尤其是監(jiān)測(cè)水量較大的取水口，《國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)—水資源監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施安裝位置進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。在符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，管道型取水口可采用便攜式流量計(jì)探測(cè)流量穩(wěn)定的安裝位置。

（2）提高管道型監(jiān)測(cè)精度。大管徑（≥DN1000）管道：為保證大管徑管道的監(jiān)測(cè)計(jì)量精度，一是設(shè)備選型時(shí)，在成本可控的前提下可選用精度較高的管段式電磁流量計(jì)，否則優(yōu)先選用插入式超聲波流量計(jì)，可通過(guò)增加聲道數(shù)量提高計(jì)量準(zhǔn)確度，與單聲道超聲波流量計(jì)相比，多聲道流量計(jì)對(duì)流態(tài)分布變化適應(yīng)能力強(qiáng)，測(cè)量精度高，可用于大口徑管道和流態(tài)分布復(fù)雜的管道。二是加強(qiáng)定期校準(zhǔn)工作，由于輸水量較大，容易導(dǎo)致探頭污染或數(shù)據(jù)偏移等情況，因此建議設(shè)備運(yùn)行正常的情況下，精度等級(jí)為0.5 級(jí)別的流量計(jì)一年至少進(jìn)行一次在線校準(zhǔn)，精度等級(jí)為1.0 或更低級(jí)別的流量計(jì)每?jī)赡曛辽龠M(jìn)行一次在線校準(zhǔn)。三是摸清取水管網(wǎng)工況，確保無(wú)水損影響的前提下選擇管徑較小，流量更穩(wěn)定的分管進(jìn)行計(jì)量，并驗(yàn)證原水管段與分管段的流量關(guān)系。

（3）針對(duì)老化管道優(yōu)化精度控制措施。運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的管道會(huì)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，經(jīng)不起切割或鉆孔，往往只能采用外夾式超聲波流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，而外夾式流量計(jì)的計(jì)量精度較低。為保證計(jì)量精度達(dá)到規(guī)范要求，一是確保計(jì)量設(shè)備是經(jīng)過(guò)合格檢驗(yàn)的產(chǎn)品；二是在選址過(guò)程中嚴(yán)格按照“前十后五”的標(biāo)準(zhǔn)選擇測(cè)點(diǎn)，并保證管內(nèi)流速均勻分布，無(wú)抖動(dòng)，無(wú)氣泡；三是在安裝前對(duì)管道表面作光滑處理，提高流量計(jì)傳感器信號(hào)發(fā)射穩(wěn)定性；四是加強(qiáng)校準(zhǔn)工作，相對(duì)接觸式流量計(jì)，外夾式流量計(jì)穩(wěn)定性較差，在線校準(zhǔn)的頻率需加大，一般每年至少進(jìn)行一次在線校準(zhǔn)。

4.2 提高監(jiān)測(cè)計(jì)量穩(wěn)定性和持久性

從技術(shù)層面考慮，取水口監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性和持久性取決于供電電源、設(shè)施性能、通訊信號(hào)強(qiáng)度及防雷接地等因素：

（1）強(qiáng)化供電電源保障。取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施供電方式推薦以自主電源為主，低功耗設(shè)備可采用直流12 V（±15%）供電（條件允許可采用鋰電池供電）；高功耗監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施應(yīng)使用自適應(yīng)電源，避免市電直接供電。以提高監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施的穩(wěn)定工作性能以及使用壽命。

（2）提高設(shè)施性能。設(shè)施質(zhì)量直接影響其使用壽命，計(jì)量?jī)x器、RTU 等核心設(shè)備建議要求選擇平均故障時(shí)間（MTBF）≥45 000 h的技術(shù)指標(biāo)，其他配套設(shè)備（如蓄電池、太陽(yáng)能板等）必須選用檢驗(yàn)合格的設(shè)備。

（3）保障信號(hào)強(qiáng)度。提高通訊信號(hào)強(qiáng)度主要通過(guò)兩種途徑，一是在站點(diǎn)設(shè)計(jì)階段時(shí)通過(guò)測(cè)驗(yàn)選定信號(hào)強(qiáng)度高的安裝位置；二是在站點(diǎn)設(shè)計(jì)中加入增強(qiáng)通訊信號(hào)的設(shè)備、設(shè)施。三是淘汰GPRS通訊方式，采用4G或5G通訊模式。

（4）做好防雷接地。根據(jù)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，尤其是南方地區(qū)，近一半的取水口監(jiān)測(cè)站點(diǎn)故障是因防雷接地不規(guī)范導(dǎo)致，應(yīng)加強(qiáng)防雷接地的規(guī)范審查。

4.3 提高系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用能力

水利部通過(guò)國(guó)家水資源監(jiān)測(cè)能力建設(shè)項(xiàng)目，取用水專項(xiàng)整治行動(dòng)、水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量體系建設(shè)和用水統(tǒng)計(jì)直報(bào)等工作，匯集接收了海量的取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)，不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)有所差異，監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)未達(dá)到全部互聯(lián)互通，提升水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量能力的一個(gè)重要方面就是數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)平臺(tái)的整合建設(shè)工作。下一步按照《取用水管理信息系統(tǒng)整合共享與應(yīng)用推廣實(shí)施方案》、《取用水管理信息系統(tǒng)整合共享與應(yīng)用推廣技術(shù)方案》和《水資源計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系表》等相關(guān)文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，打通數(shù)據(jù)交換渠道、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)、開展數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、形成專題功能應(yīng)用，為取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量提供數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化化和智能化技術(shù)支撐。

4.4 出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)已出臺(tái)最嚴(yán)格水資源管理制度、水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控政策、國(guó)家節(jié)水行動(dòng)等一系列政策措施，下一步即將施行水資源剛性約束制度，對(duì)加強(qiáng)取用水監(jiān)管和水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量體系建設(shè)工作提出了更高、更嚴(yán)的要求。下一步應(yīng)聯(lián)合國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局，積極推動(dòng)出臺(tái)《取用水單位監(jiān)測(cè)計(jì)量審查規(guī)范》、《取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量和傳輸設(shè)施運(yùn)行維護(hù)規(guī)范》和《取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)接收與處理技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范取用水單位的取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量管理、取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量人員、取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)備、取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)和自查與整改等方面內(nèi)容，明確取用水量監(jiān)測(cè)計(jì)量的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、監(jiān)測(cè)計(jì)量器具和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)等方面要求，制定取用水量監(jiān)測(cè)計(jì)量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、接收原則、數(shù)據(jù)處理規(guī)則和考核驗(yàn)收等方面標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 論

本文在全面收集整理全國(guó)和典型省區(qū)取水口資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地調(diào)研，分析研究取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量現(xiàn)狀，從數(shù)量和水量?jī)蓚€(gè)層面，利用?；鶊D進(jìn)行不同取水規(guī)模、不同取水用途、不同取水工程、不同監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施和不同輸水類型取水口現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)水資源監(jiān)測(cè)計(jì)量工作存在問題，針對(duì)管道型取水從監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施選型、提高監(jiān)測(cè)計(jì)量精度、穩(wěn)定性、持久性和系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用等方面提出具體監(jiān)測(cè)計(jì)量能力提升技術(shù)建議，為強(qiáng)化水資源監(jiān)管，規(guī)范取用水行為，建立水資源剛性約束制度和新時(shí)代水資源高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。具體結(jié)論如下：

（1）全國(guó)取水口的數(shù)量分布特點(diǎn)顯著。取水口數(shù)量巨大、空間分布不均，北方地區(qū)取水口多以地下水取水口為主，南方地區(qū)取水口少以地表水取水口為主。全國(guó)共計(jì)約550多萬(wàn)個(gè)取水口，整體北方多南方少。全國(guó)取水口數(shù)量和取水量之間無(wú)明顯相關(guān)性，北方地區(qū)用水量小取水口多，南方地區(qū)用水量大取水口少。北方地區(qū)用水總量占全國(guó)比重36.3%，取水口占全國(guó)比重90.6%，農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)井較多且分布不均，單井取水量較??；南方地區(qū)用水總量占全國(guó)比重63.7%，取水口占全國(guó)比重9.4%。全國(guó)都具有少數(shù)規(guī)模較大的取水口控制大部分取水量的特點(diǎn)。

（2）全國(guó)取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量工作應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)?，F(xiàn)階段提升取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量能力重點(diǎn)在提高取水口計(jì)量率，取水規(guī)模、取水場(chǎng)景和取水用途等條件不同，采用的監(jiān)測(cè)計(jì)量方法和設(shè)施也不同。不同監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施間誤差、環(huán)境適應(yīng)性、計(jì)量成本、優(yōu)缺點(diǎn)和唯一性應(yīng)用場(chǎng)景有較大的差異，在充分考慮施工條件、安裝條件、管理要求和建設(shè)要求的前提下可以比選出科學(xué)有效、經(jīng)濟(jì)效益高的監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施。

（3）管道型取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量提升是一項(xiàng)綜合性工作。需要從提高監(jiān)測(cè)計(jì)量精度、穩(wěn)定性和持久性、系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用能力和出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等4 個(gè)方面著手，全面提升取水口監(jiān)測(cè)計(jì)量能力。通過(guò)取水口建設(shè)全過(guò)程包括設(shè)計(jì)選址、數(shù)據(jù)質(zhì)量需求、取水口類型、配套基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)等多個(gè)技術(shù)維度，建立健全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，全方位補(bǔ)齊監(jiān)測(cè)計(jì)量短板，提升水資源監(jiān)管能力。