SL365-2007水资源水量监测技术导则(含条文说明).pdf

ICS 17.120 ICS 17.120 P 12P 12 中华人民共和国水利行业标准 SL365-2007 水资源水量监测技术导则 Technique guideline for water quantity measurement 2007-2007-10-08 发布 2008-2008-01-08 实施 中华人民共和国水利部 发布 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 前 言 根据水利部 2001 年水利水电技术标准制定计划，编制本水资源水量监测技术导则 。 水资源水量监测技术导则主要包括如下内容： 水资源水量监测站网布设原则； 水资源水量监测方法选择； 监测频次一般规定； 测验误差控制； 资料整理。 本标准为全文推荐。 本标准批准部门：中华人民共和国水利部 本标准主持机构：水利部水文局 本标准解释单位：水利部水文局 本标准主编单位：水利部长江水利委员会水文局 本标准参编单位：南京水利水文自动化研究所 甘肃省水文水资源勘测局 江苏省水文水资源勘测局 本标准出版、发行单位：中国水利水电出版社 本标准主要起草人： 段文超 苏佳林 王 辉 姚永熙 陈锡林 周凤珍 牛最荣 赵德友 王凤侠 杨春生 杭庆丰 本标准审查会议技术负责人：任立良 本标准体例格式审查人：窦以松 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 目 次 1 总 则 1 2 术语 2 3 水资源水量监测站网布设 3 3.1 布设原则 3 3.2 水平衡区划分 3 3.3 专用站布设 3 4 流量测验 4 4.1 测验方法 4 4.2 测验频次 4 4.3 测验误差控制 5 5 供水量监测 6 5.1 城市供水量监测 6 5.2 区域供水水量监测 6 6 资料整理 .8 6.1 一般规定 8 6.2 资料内容 8 标准用词说明9 条 文 说 明 10 3 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 1 总 则 1 总 则 1.0.1 为统一水资源水量监测技术要求，满足水资源调查评价、开发利用、合理配置、水生态环境保护、 水资源管理等方面的需要，制定本导则。 1.0.2 本导则适用于水平衡区内降水、蒸发、流量，以及地下水、引（取、供）水及排（退）水口、入河 排污口、湖泊、沼泽、洼淀和湿地保护区等水量的监测。 1.0.3 水资源水量监测应因地制宜、经济合理地选用监测方法。 1.0.4 水资源水量监测应采用符合国家或行业技术标准的仪器设备。鼓励采用新技术、新方法、新仪器。 1.0.5 本标准主要引用如下标准： 水位观测标准 （GBJ138-90） ； 企业水平衡与测试通则 （GB/T12452-90） ； 水文基本术语和符号标准 （GB/T5009598） ； 河流流量测验规范 （GB5017993） ； 水工建筑物测流规范 （SL2092） ； 降水量观测规范 （SL212006） ； 堰槽测流规范 （SL2491） ； 水文站网规划技术导则 （SL3492） ； 地下水监测规范 （SL1832005） ； 水文巡测规范 （SL19597） ； 水文调查规范 （SL196-97） ； 水文资料整编规范 （SL2471999） ； 声学多普勒流量测验规范 （SL337-2006） ； 水面蒸发观测规范 （SD26588） ； 城市地下水动态观测规程 （CJJ/T7698） 。 1.0.7 水资源水量监测除应符合本导则的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 1 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 2 术语 2 术语 2.0.1 水平衡区 water balance region 降水量、径流量（含地表和地下） 、蒸发量、蓄变量之间保持一定平衡状态的区域。 2.0.2 水资源水量监测专用站 Specific station for water quantity monitoring 国家基本水文站网之外为水资源水量监测专设的水文站、点或断面。 2.0.3 水平衡测试 testing of water balance elements 通过观测、调查、试验等手段获取影响水平衡的来、去、留水量等各种水文要素值，研究流域（或区 域）内的水平衡要素变化规律的方法。 2.0.4 企业水平衡测试 testing of water balance elements for enterprises 通过测定企业用水过程中各水平衡要素计算企业用水量，为企业给配水量提供依据的方法。 2.0.5 渠道输水损失测验 measurement of channel conveyance loss 是通过选取代表性渠段进行封闭式试验，确定渠道输水过程中的损失量和渠系利用系数的方法。 2 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 3 水资源水量监测站网布设 3.1 布设原则 3 水资源水量监测站网布设 3.1 布设原则 3.1.1 区域水平衡原则。根据区域水平衡原理，以水平衡区为监测对象，观测各水平衡要素的分布情况。 3.1.2 区域总量控制原则。 应能基本控制区域产、 蓄水量， 实测水量应能控制区域内水资源总量的 70%以上。 3.1.3 不重复原则。现有国家基本水文站网都是水资源水量监测站，应充分利用，不重复设置。若站网不 能满足水量控制要求时，应增加水资源水量监测专用站。 3.1.4 有利于水量水质同步监测和评价的原则。在行政区界、水功能区界、入河排污口等位置应布设监测 或调查站点。 3.1.5 有利于水资源调度配置原则。在有水资源调度配置要求的区域，应在主要控制断面、引（取、供） 水及排（退）水口附近布监测站点。 3.1.6 实测与调查分析相结合的原则。设站困难的区域，可根据区域内水文气象特征及下垫面条件进行分 区，选择有代表性的分区设站监测，通过水文比拟法，获得区域内其他分区的水资源水量信息；也可采用 水文调查或其他方法获取水资源水量信息。 3.2 水平衡区划分 3.2 水平衡区划分 3.2.1 水平衡区可按流域水系或行政区域进行划分。 3.2.2 典型代表区可根据气候、下垫面条件和取用水特征相近或相似的原则划分。 3.3 专用站布设 3.3 专用站布设 3.3.1 水资源水量监测专用站的布设应符合下列规定： 1 在有水资源调度配置需求的河流上应布设水量监测站。 2 在引（取、供）水、排（退）水的渠道或河道上应布设水量监测站、点。 3 湖泊、沼泽、洼淀和湿地保护区应布设水量监测站。可在周边选择一个或几个典型代表断面进行水 量监测。 4 在城市供水大型水源地应布设水量监测站。可结合水平衡测试要求，了解重要及有代表性的供水企 业或单位的用水情况，布设水资源水量监测站。 5 在对水量和水质结合分析预测起控制作用的入河排污口、水功能区界、河道断面应布设水资源水量 监测站，以满足水资源评价和分析需要。 6 在主要灌区的尾水处应布设水量监测站。 7 在地下水资源比较丰富和地下水资源利用程度较高的地区应按 地下水监测规范 （SL183-2005） 的 要求布设地下水水量监测站，以掌握地下水动态水量。 8 喀斯特地区，跨流域水量交换较大者，应在地表水与地下水转换的主要地点布设水资源水量专用监 测站，或在雨洪时期实地调查。 9 平衡区内配套的雨量站网和蒸发站网应满足水平衡分析的要求。 3.3.2 大型水稻灌区应有作物蒸散发观测站；旱作区除陆面蒸发外还应进行潜水蒸发观测。 3.3.3 大型水库、面积超过 2 万hm 2（30 万亩）的大型灌区应布设水资源水量监测专用站。 3 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 4 流量测验 4 流量测验 4.1 测验方法 4.1 测验方法 4.1.1 一般情况下的流量测验，应按现行标准执行。 4.1.2 河道枯季（或低水）流量监测,可采用如下方法: 1 流速仪法。当水流流速没有超出流速仪的低速使用范围时，可使用此法。 2 量水建筑物法。包括: 1）量水槽。适用于比降较大、有一定含沙量的河渠。 2）量水堰。适用于比降较大、含沙量较小的河流。可根据具体情况采用薄壁堰、实用堰。 3 示踪剂稀释法。适用于紊流较强、流量较小的河流。 4 浮标法。当水流速度或水深很小不能用其他方法测流时。 5 声学法。适用于含沙量较小的河流。 6 电磁法。适用于水草丛生、漂浮物较多的河流。 4.1.3 渠道流量测验,可采用如下方法： 1 水工建筑物法。适用于已有可利用水工建筑物的渠道。 2 流速仪法。适用于各种渠道。 3 声学法。适用于断面较稳定且可以安装声学流速仪或流量计的渠道。 4 流速仪流量计法。适用于中、小型渠道。 5 容积法。适用于断面或渠道的进出口可以控制的渠道。 6 量水建筑物法。适用于比降较大、含沙量较小的渠道。 7 泵站测流。适用于用水泵供排水且水泵工作曲线稳定的渠道。 4.1.4 管道流量测验，可采用如下方法: 1 水表法（转子流量计） 。适用于各种管径、净水的满管流量测量。 2 电磁流量计法。适用于中小管径、各种天然水的满管流量测量，要求有较好的工作环境。 3 农用水表法。适用于中小管径、各种天然水的满管流量测量。 4 声学管道流量计法。 声学管道流量计从原理上可分为多普勒法声学管道流量计和时差法声学管道流量计。从适用范围上可 分为满管和非满管流量计。 1） 声学管道流量计。适用于各种管径的满管流量测量。适用流速范围较大，测得的流量准确度较高 2) 非满管声学管道流量计。适用于较大管道的非满管和满管流量测量。 4.1.5 分洪、溃口洪水测验 分洪洪水和溃口洪水流量测验可采用如下方法： 1 走航式声学多普勒法。适用于分洪洪水测验。 2 超声波法。适用于分洪洪水测验。 3 流速仪法。适用于分洪洪水测验。 4 电波流速仪法。如果分洪、溃口洪水通过桥梁时，可用此法。 5 示踪剂稀释法。分洪、溃口洪水的紊动较为强烈，适宜用此法。 6 浮标法。包括人工投放浮标或天然浮标法。适用于分洪、溃口洪水测验。 7 卫星遥感法。适用于分洪、溃口洪水测验。 8 航空测速法。适用于分洪、溃口洪水测验。 9 航空摄影法。适用于溃口洪水测验。 4.2 测验频次 4.2 测验频次 4.2.1 一般情况下的流量测验频次，按国家现行标准执行。 4 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 4.2.2 河道枯季（或低水）流量测验应符合下列要求： 1 对有水量调度需求、水资源短缺地区的河流，应在现行规范规定的基础上，适当增加测验频次，以 能控制枯季（或低水）水量变化规律、满足水量调度和资料整编需要为原则。 2 对有发电和航运任务的河流，其水位和流量的测次视枯季（或低水）水位变化而定。 3 受水利水电工程调节影响显著时应加密流量测次。 4.2.3 渠道、管道流量测验频次应以能控制水量变化过程为原则。工业、生活或其他污水排放口，应采用 自动监测或加密测次，以控制其变化。其他监测站点或断面的观测频次视水量日变化而定，以能掌握流量 变化过程和满足推算日平均流量需要为原则。 4.3 测验误差控制 4.3 测验误差控制 4.3.1 国家基本水文站的流量测验误差控制应按 GB50179-93 执行。 4.3.2 水资源水量监测专用站的流量测验误差控制应按二类精度的水文站标准执行。 4.3.3 巡测站或间测点流量测验误差控制应按 SL195-97 执行。 4.3.4 地下水监测误差控制应按现行 SL183-2005 和 CJJ/T76-98 执行。 4.3.5 供用水量监测误差不宜低于所用测验方法的误差控制要求。 4.3.6 采用声学多普勒流量测验，其误差控制应按 SL337-2006 执行。 5 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 5 供水量监测 5 供水量监测 5.1 城市供水量监测 5.1 城市供水量监测 5.1.1 河道水源地水量监测断面布设应符合本导则 3.1.5 的规定。 5.1.2 河道水源地、水库（湖泊）水源地水量监测方法应符合本导则 4.1 的规定。地下水水源地水量监测 按实际开采量计量。 5.1.3 给水管网水量监测应包括： 1 节点流量测验。包括城市给水管网中的水源节点流量、不同管径或不同材质管线交接点以及两管段 交点或集中向大用户供水的交接点的流量。节点流量可采用水表法、电磁法、声学管道流量计等方法测计。 2 管段流量测验。包括该管段两侧的沿线流量和通过该管段输送到以后管段的转输流量两部分组成。 管段流量测验可采用水表法、电磁流量计法等方法。 3 管网输水损失水量测验。主要由沿线用户用水量和管网漏失水量两部分组成，后者即为管网输水损 失水量。管网损失水量可以采用水平衡法测试，程序如下： 1）调查收集城市范围、面积、人口、工业分布、给水管网规划设计成果以及供水区供、配、用水等基 本资料，了解城市的给水系统、管网分布及其历史与现状供、配、用水规模。 2）按管网给水系统将城市区域划分为若干个水平衡单元区。 3）以水平衡单元区为闭合区域，进行分项流量测验，测算出单元区内某一时段进出水量。 4）进行单元区水平衡计算。单元内进出水量之差即为管网单元损失水量。 5）计算管网损失水量。各单元损失水量之和即为供水管网输水损失水量。 5.1.4 企业水平衡测试应考虑生产、 季节等影响因素， 选取有代表性的时段进行。 测试内容应包括新水量、 耗水量、排水量、循环用水量、串联用水量、漏溢水量等。测试次数可视企业自身生产特点而定，但一般 每年不少于 3 次。各项水量的测试可用水表法、容积法、流速仪法等。 5.2 区域供水水量监测 5.2 区域供水水量监测 5.2.1 灌区供水水量监测包括干、支等渠的水量监测。控制节点的设置应符合下列规定： 1 在干渠、支渠渠段顺直、水流平稳处布设流量控制断面。 2 在渠系上沿程布设一定数量的水位观测断面、配套雨量站和蒸发站，以满足水平衡分析需要。 5.2.2 县(市)域供水水量监测应以县（市）级行政区为单元，监测行政区内进、出及消耗的水量。监测站点 布设应符合下列规定： 1 应能控制区域内供（引、取、排、退）水总量的 80%以上。 2 应点、线、面结合，以控制区域各项进出水量。 3 应结合水质监测要求。 5.2.3 跨流域调水水量监测应以输水线路为单元，监测控制输水干线进、出水量及水量交换的变化过程。 5.2.4 河道输水损失水量测验应包括输水河道自然损失水量及常规消耗水量测验。断面布设、测验时机、 测验频次应符合下列规定： 1 监测断面的布设应满足下列要求： 1）测验河段各主要口门应布设流量监测断面； 2）沿输水河道应均匀布设观测断面，河槽横断面明显变化的河段应加密布设； 3）两岸涵闸漏水、工业用水等取用水口门应设置专门监测断面（点） 。 2 测验时机应选择无雨期间， 依据正常供水期间输水状态， 将测验河段模拟用水高峰期间沿程水位变 化情况，全线同时施测。 3 进行输水损失试验时，试验河段内用水、常规消耗水量、回归水量等，各断面每天巡测 2 或 3 次； 船闸水量则通过调查方法确定。 6 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 5.2.5 渠道输水损失测验可分别选择干、支、斗、农渠的代表渠段进行水平衡试验。所选渠段宜避开水流 的加入和分出，施测流量的断面应选在水流平稳处。试验宜在无雨天进行。 7 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 6 资料整理 6 资料整理 6.1 一般规定 6.1.1 应按水平衡区收集较为完整的原始资料，满足资料整编和水平衡分析的需要。原始资料包括各种考 证资料、测验工作中的有关分析图表和文字说明、水文调查成果等。 6.1.2 各项资料的整理应符合相关标准的要求。 6.1.3 对测验方法、计算方法及实测成果应进行合理性检查。 6.1.4 对水平衡区内的水平衡情况应进行综合分析，确定资料的合理性和可靠性。 6.1.5 当资料系列较短、观测次数较少、不能满足要求时，应通过邻近站或上下游站资料对照或其他方法 进行分析插补。插补的资料需加以说明。 6.2 资料内容 6.2 资料内容 6.2.1 说明资料应包括下列内容： 1 水平衡区基本情况。包括平衡区内地貌植被条件、地质、水文地质条件、主要水文及水文地质参数、 地下水开采状况、人口与土地资源、重要企业的产品与产值、灌区面积及主要农作物等资料。 2 水平衡区内水文站、水位站、雨量站、蒸发站、地下水观测井等水量监测点的分布情况。 3 水平衡区内主要水利工程的蓄水情况。 4 水平衡区内年供、用、耗、排、蓄的情况。 6.2.2 成果资料应包括下列内容： 1 水位； 2 流量； 3 降水量； 4 蒸发； 5 地下水； 6 水平衡分析成果； 7 输水损失。 8 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 标准用词说明 执行本标准时，标准用词应遵守下表规定。 标准用词说明 标准用词 在特殊情况下的等效表述 要求严格程度 应 有必要、要求、要、只有才允许 不应 不允许、不许可、不要 要求 宜 推荐、建议 不宜 不推荐、不建议 推荐 可 允许、许可、准许 不必 不需要、不要求 允许 9 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 中华人民共和国行业标准 水资源水量监测技术导则 SL365-2007 条 文 说 明 2007 北 京 10 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 目 次 1 总 则 .12 3 站网布设 .13 4 流量测验 .14 5 供水量监测 .19 11 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 1 总 则 1 总 则 1.0.1 水资源作为一种重要的战略资源，对国民经济建设和社会发展有着重要的影响。我国水资源存在着 人均占有量少、地域分布不均、年际年内变化较大、水旱灾害频繁等特点，因此，加强水资源水量监测是 水资源开发、利用、治理、配置、节约和保护的基础。水资源水量监测有其特殊性，需在总结全国水资源 水量监测现状的基础上制订适合我国国情的水资源水量监测技术导则 ，以加强水资源水量监测，提高水 资源水量监测水平，为水资源水量监测工作提供技术依据。 1.0.3 本条规定在进行水资源水量监测方法选择时应以符合现行水文规范规定的测验精度要求为前提条 件，并注重经济合理、切合实际、避免浪费、适当超前。 1.0.4 本条规定指应采用经过省级以上水文管理机构批准的新技术、 新方法、 新仪器和检验合格的常规仪 器设备进行水资源水量监测，其目的是为了满足先进性、可靠性的原则以及精度要求。1.0.5 本标准相关 的主要标准，其条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改 单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标 准。 12 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 3 站网布设 3.1 站网布设原则 3 站网布设 3.1 站网布设原则 3.1.2 对于水资源短缺地区，引用水量占区域产流量 20%以上的，还应能控制引（取、供）水、排（退） 水的水量，以能够算清区域内水资源总量。 3.1.6 实测与调查分析相结合的原则 未能实测控制的区域,应能通过调查或下列方法推算出水量。 1 等值线图法 以中等以上流域资料为依据，绘制多年平均年径流深和年径流深变差系数等值线图，在所推求流域的 中心处内插出该流域的多年平均径流深和变差系数，即可换算出多年平均年径流量。内插出的多年平均径 流深和变差系数应与水文手册或水文图集相对照，以确定其合理性。 2 水文比拟法 选择与本流域水文、气象和下垫面条件相似或相近的流域作为参证流域，将参证流域的年平均径流量 直接或加以修正后移用，即为本流域的年平均径流量。 3 水量平衡法 利用多年平均的水量平衡式，由其他水文要素推算出本流域的多年平均年径流量。 4 降雨径流关系法 利用水文模型或自然地理特征相似地区的降雨径流关系，由降水量推求径流量。 3.2 水平衡区划分 3.2 水平衡区划分 在水循环的背景下，一个区域内的降水量、径流量（含地表和地下） 、蒸发量、排泄量、蓄变量之间 保持一定平衡状态。这个区域就是一个水平衡区。 3.2.1 水资源水量监测应根据水资源特性分平衡区进行。水平衡区的划分应考虑如下因素：行政区划、河 流水系的完整性、水功能区的完整性、能反映水资源特性或供需特点的地带性差别、现有水文站网的分布 情况，有利于进行水资源的评价。 3.2.2 典型代表区根据气候和下垫面条件相近或相似的原则进行分区。 在每一类型区域内选择典型代表区， 布设封闭线，沿线布设基本站和水资源水量监测专用站，采用巡测或调查的方法，控制全线的各项进出水 量。 应选择有特殊下垫面条件的典型代表区进行封闭式试验，以求得区内水量交换的规律。如测算城市和 灌区供水的重复利用率，渠道输水的有效利用系数等。 13 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 4 流量测验 4 流量测验 4.1 测验方法 4.1 测验方法 4.1.2 河道枯季（或低水）流量测验 一般的河流流量测验已有有关河流流量测验规范规定，这里指的是枯季时专为掌握水资源水量而进行 的河流流量测验。 使用流速仪法时， 按河流流量测验规范进行测验。 所用的流速仪可以是转子式低速流速仪和小流速仪， 也可以是感应部件很小的声学点流速仪。 枯水时，流量小。将水流集中引到测流堰槽处，可以测得较准确的流量数据。能自动测量水位的仪器 较多，也很可靠经济。堰槽流量计只需测量水位就能得到流量，使得流量自动测量易于用堰槽流量计实现。 量水槽种类较多，应用较普遍的是巴歇尔槽。在 3m3/s以上流量时，要使用大型巴歇尔槽，并在现场构建。 是巴歇尔槽的应用范围是 390m3/s。流量很小时可以使用薄壁堰。量水堰、槽都需要较大的水位落差，才 能保证准确的流量测量。但在平原河流上很难满足这一要求，使堰槽流量计的应用受到限制。泥沙含量大 时可能在堰槽内和上下游造成淤积，会严重影响流量测量，这样的情况下不宜应用堰槽流量计。 稀释法是测量小流量的很好方法。但由于要求较高，费钱费力，还可能有污染问题，所以应用很少。 在特别浅的水中测速，很难使用各种流速仪。用浮标法可以测得水面流速。这时应用的浮标很小很轻， 所以不能有较大的风。这和洪水时的浮标测流环境要求差别很大。 声学法是用多普勒法或时差法测量一个水层的流速分布或平均流速，再推求整个断面的平均流速。使 用这种方法需要有一定水深。枯水时，水很浅，不太适用这种方法。声学测流可以自动测定流速方向，特 别适用于低速、流向不定的河流。含沙量和流速都会影响这类仪器工作，尤其是含沙量。 用于河流的电磁法测流有两种方式，一种是测量点流速的电磁流速仪，另一种是可以测量小河流量的 电磁流量计。电磁流速仪测量仪器所在位置的点流速。电磁流量计则要在所测断面上布设一个能产生磁场 的大线圈，整个水流切割磁力线后产生感应电动势，测量此电动势后得到水流速度，再由断面面积计算流 量。这二种仪器应用极少，尤其是测量小河流量的电磁流量计 。 4.1.3 渠道流量测验 3 声学法 声学法流量测量仪器又被称为超声波流量仪器，这是因为早期使用的声波频率基本上在超声波的频率 范围内，而目前已发展到较高频率，所以统称为声学法流量测量仪器。 声学法流量仪器测流原理属流速面积法。它是先直接测得某水层的平均流速或某垂线、某部分水层平 均流速，并以此由经验模型推算出断面平均流速。有时需要加入水位因素进行断面平均流速计算。过水断 面面积由已知断面形状参数和自动测得的当时水位推算。 断面平均流速与过水断面面积之积即为断面流量。 从测速原理上分类，又可分为多普勒法和时差法两类。 1）多普勒法 仪器工作原理及组成：声波在水中传播时，遇到水中泥沙、气泡等物体会反射回来。如果这类物体随 水流等速运动，反射回来的声波会发生与此物体运动速度成正比的频率变化（多普勒频移） 。测得回波的多 普勒频移，就可计算出水流速度。基于这一原理的测速仪器称为多普勒法声学流量测量仪器。 这类仪器水下部分通常由一声学探头为主要部分，内有相应电路及控制部分，需要外部供电。工作时 固定安装在水下，探头上的声学换能器发出声波脉冲，同时接收各时间的回波，由回波时间的不同，判别 相应测点离探头的距离。对每一回波的多普勒频移进行计算，得到探测水层或垂线上各测点的流速分布。 探头上安装的测深传感器可以是声学式，也可以是压力式，测速同时也测得水位。探头内还安装温度 传感器测量水温，以校正声速。 仪器的岸上部分可以是一台 PC 机，也可以是一台专用水量测量仪器。用电缆与水下探头相联，向探 头供电，发送测流指令，置入有关测流时间、测流方式、水的密度参数。同时接收探头测得的水层或垂线 上各测点流速。 14 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 仪器测得的是过水断面上一条垂线或水平线上的流速。要率定流速和断面流速的转换模型，往往要加 上水位因素。岸上部分的计算机或水量测量仪器，可以按此模型完成由测得流速向断面平均流速的转换过 程。 岸上部分还有贮存测得数据的功能，也具有数据输出和联接各种通信方式进行数据遥测的功能。 这类仪器工作时可以安装在测船或一专用浮体上，用走航方式横渡断面，测得流量。也可以固定安装 在水下，自动测量流量。自动测流时，按所需测量水流剖面的不同，分为定点式（座底式、水面式）和侧 视式（水平式） 。两类仪器只是安装方法不同，总的组成及原理是一样的。 座底式：将探头安装在测流断面某一有代表性（流速）的垂线河底，换能器向上方发射声波，测得探 头上方这一垂线上的流速分布，同时测得水位。座底式测速时不受水位变化影响，可测得一条完整的垂线 流速数据，有利于建立与断面平均流速的关系，测量水位也很方便。但缺点也很明显，河流中部水底安装 比较困难，冲淤变化较大时，影响会比较严重，电缆的引接特别困难，还要预防船只破坏、影响。所以， 这种安装方式只适用于渠道、不通航的人工运河、小型河流。 水面式：将探头安装在水面浮体上。换能器向下方发射声波，测得探头下方这一垂线上的流速分布， 同时测得水位。这种方法避免了座底式的缺点，但水面安装也会有困难。 水平式：将探头安装在测流断面水下的一侧河岸上。水平向对岸发送声波，测得探头所在水层一定距 离内的流速分布。视所用仪器不同，可测得约 20m 至 200m 范围内的水层各单元流速。同时测得水位。水平 式安装在河岸上，比较方便，电缆安装也简单些，受冲淤影响不大，也比较好保护，测得水层流速也有较 好的代表性，是较为普遍采用的方式。缺点是选择水层深度需做较多工作，水位变化较大时，很难选择到 代表性较好的水层。另外，水深较小时，仪器的水平测速距离会受水深影响；如果测量距离只是河宽的一 部分，会影响断面平均流速的准确性。水平式适用于各类渠道、中小河流。但断面宽深比不可太大。 2）时差法 仪器工作原理及安装：声波在静水中传播时，在水的温度、密度、盐度一定时，声速是恒定的。如果 水是流动的，那么声波顺水传播的速度为声速加上水速，逆水时为声速减去水速。利用这个原理，在测流 断面上下游某一水层两岸各安装一声学探头，与水流呈 45角，测出顺流、逆流时两探头间声波传播的时 间差，再根据两探头间距离和当时水中声速就可计算出断面上这一水层的平均流速。 时差法声学流量测量系统技术要求：仪器的水上水下部分应能在相应的环境中长期、可靠、自动工作。 能够适应多种通信方式传输测得的数据。功耗应尽可能低，应考虑直流供电的可能性。 整套系统由岸上主机、一对或几对水下探头、电缆、电源组成。需要时还有对岸辅机。水下探头至少 要有一对，安装在某一水层的两岸，只能测量一层水层流速。两岸探头用电缆联接。较准确的测量需要两 对探头，交叉或不交叉地安装在两岸，测量一层水层的流速流向。如果因为水深较大，需要测量两层或更 多层的水层流速，那就需要安装两层或多层探头。 对岸探头及主岸探头与主机联接要架设电缆，很不方便，有时甚至是不可能的。可采用在对岸增设辅 助控制机的方法，这样就不需架设过河电缆就能正常工作，但在对岸需要增设仪器箱、电源等设施。 时差法流量测量系统，同样需要测量水位。一般可配置各种类型的自动水位计测量水位。 主机控制整个系统工作，接收、处理数据，计算水层平均流速，按照已定模型推算断面平均流速和流 量。断面面积仍由测得水位和断面形状参数推算。 应用时要在河流两岸安装相应的声学探头。主站控制仪要用电缆与本岸的探头相联接。而对岸的探头 如果也用电缆与本岸控制仪相联接，称为有线式；否则，称为无线式或响应式。 有线式时差法声学流量计。这类流量计必须架设过河电缆。无论是空中架设还是在河底铺设，都 是既费钱又困难。所以此法只适用于人工渠道，或不通航易于管理的河段。 无线式或响应式时差法流量计。这类流量计不需架设过河电缆，对岸探头接收到声波信号后会由 对岸辅站控制自行发射声波供主岸接收，或两岸用无线通信。这样自然带来了结构复杂、价格升高、要在 对岸设站供电的问题。所以主要用于无法架设过河电缆的测流断面。 时差法声学流量计适用于各种渠道。它可以测量宽达 1km 以上的断面，对断面的宽深比也没有什么要 求。对泥沙含量、流速的适应性也优于多普勒法。它测到的是整个水层流速，具有更好的代表性，测速准 15 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 确度也较高。但价格较贵、结构复杂影响了这类仪器的推广。 4 流速仪流量计法 仪器测流原理：在渠道上人工建设一量水涵洞，变明渠水流为涵洞管流，该涵洞有一定长度，过水断 面面积是恒定的。在渠道输水量变化范围内，涵洞始终是满管出流。这样，只要测得涵洞内的平均流速就 可测算流量。而涵洞平均流速可以由涵洞相应位置的某点流速来推算。因此，在量水涵洞内安装一台能长 期工作且能自动记录的流速仪，就构成了一台自记流量计。 技术要求：量水涵洞要按相应的设计要求建造。流速仪应能长期可靠地工作，不受水中泥沙及漂浮物 影响。整个量水系统不应造成过多的渠道水头损失，能适应最大最小输水量的计测。技术性能如下： 适应渠宽：小于8m 输水流量：0.0210m3/s 涵洞中流速：0.22m/s 水头损失：小于0.25m 流量准确度：5% 如应用一台改进的转子式流速仪。设涵洞内过水流量Q，则 Q=S K1 K N/T T 时段的总输水量为 W： W=QT= SK1KN 式中 S 为涵洞过水断面面积； K1为测点流速与涵洞断面平均流速的计算系数，由实际校测得到； K 为流速仪系数； N 为流速仪转子总转数，由计数器计得； 因此，只要测得N就可得到总过水量。不过K1要在涵洞建成、流速仪安装上以后，用实测流量和实测N 来校测确定。 这类测流方法简单、易于应用，且价格低廉，又能适应农田灌溉中夹带有各种漂浮物的水体，所以很 适用于中小渠道的水量计量。它既能很方便地人工读数，又能接入自动化遥测系统。 5 容积法 在已知时段的两个不同时刻，分别测出渠道某河段上下两个断面的水位和过水面积，进而可以计算出 时段内该河段的蓄水变量或泄水量，用蓄水变量或泄水量除以已知时段即为时段平均流量。 4.1.4 管道流量测量 1 水表法（管道流量计法） 水表是指各种工业用的转子式管道流量计，它们只适用于满管水流，水中的杂质会严重影响水表的正 常工作。所以，不能用一般的工业流量计去计量天然水的管道流量。 2 电磁流量计 管道电磁流量计是一种成熟的工业用管道流量计。管道中的水流可以视为一导电体，水在管中流动， 切割仪器生成的磁场，按电磁感应定律就会在水流两侧形成电位差，此电位差与磁场强度、水流速度成正 比，由此可测得水流速度。再由管道过水断面面积推算出流量。 仪器由一段可生成磁场的某直径管道和测量仪表组成，管道要接入输水管路中。也可能是外夹式的， 外夹安装在非铁磁管道的外周，但测量电极要伸入输水管道内。技术指标： 适应管径：一般不大于 400mm 管内流速：不大于 10m/s 水质：不限 流量准确度：2% 电源：220VAC 电磁流量计价格高，使用交流电源，不能用于较大管径，因此只能在一些特殊地点使用。 3 农用水表法 按测速传感器安装位置的不同，有两种类型。 16 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 一种是在输水管道内边缘处安装一小型测速叶轮，类似于一转子式流速仪。测得此点流速，然后推算 管道断面平均流速，再由管道断面面积计算流量。 仪器由一个整体组成，包括测速叶轮和计数装置。用于小管道时，要用法兰结构接入输水管道；用于 较大管道时，要在管壁钻孔装入。这是一种价廉的、使用方便的管道流量计。 技术要求: 1） 适用管径：150mm1000mm 2） 适用管内流速：0.12.5m/s 3） 适用水质：不限（可有夹带物） 4） 流量准确度：5% 5） 输出信号：可供自记或遥测 6） 电源：直流供电 7） 工作环境：545 另一种是在管道内中心点安装一流速仪，此流速仪可以是无任何可动部件的多普勒流速仪，也可以是 一台经过特殊设计的可以连续工作较长时间的转子式流速仪。通过测记管道中心点流速再推算出断面平均 流速，从而推算流量。 仪器由流速仪和记录器组成，需电缆联接。 技术要求: 适用管径：0.2m 以上 适用管内流速：0.215m/s 适用水质：不限（不能有过多夹带物） 流量准确度：5% 输出信号：可供自记或遥测 工作环境：545 需要准确测量时可以布置多架流速仪，测得管道内流速分布，提高流量精度。 以管道中心的流速推求断面平均流速是准确合理的方法。此法有较高的精度。对大管道、大涵洞可以 布设多架流速仪同时测量，这是大管道较精确的测流方法。但流速仪易受水中夹带物影响，因此不易在漂 浮物多的水流中长期工作。另外，安装也有一定难度。 4 声学管道流量计 声学管道流量计从原理上可分为多普勒法和时差法。从适用范围上可分为满管和非满管流量计。 1） 满管声学管道流量计 多普勒声学管道流量计 工作原理和 4.1.3 1）基本相同。不同的是在管道上应用时，有时要在管壁开孔，装上声学探头。也 有一些仪器适用于金属、塑料管，且不需开孔。输水断面就是管内截面，不需由水位推算。 这类仪器应用不多，还不能代替时差法管道流量计。只应用在部分大型管道上。 主要技术指标要求： 适用管径：不限 适用管内流速：大于 5m/s 流量准确度：3% 适用水质：不限（水中可有夹带物） 工作环境：545 使用范围：只应用在部分大型管道上。 时差法声学管道流量计 工作原理和 4.1.3 2）基本相同。所不同的是把河两岸安装的声学探头装在管壁对侧两边。如果需要 测多层水流速度，可以在管道截面上分层安装或幅射状安装多对声学探头，以测得较为完整的流速分布。 过水断面就是管道内截面，不用由水位推算。 17 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 仪器由一些声学探头和测量仪器组成。在金属、塑料管道上使用时，一般都不需破壁安装，外夹安装 就能工作。对水泥管道要视具体情况而定。 时差法声学管道流量计在各种管道上均可使用，安装也很方便。用于大型管道时要进行专门设计。测 量准确性也很好，只是价格较贵。用于重要位置和几米直径以上的大型管道的流量测量较为合适。 主要技术指标要求: 适用管径：不限 适用管内流速：大于 5m/s 流量准确度：3% 适用水质：不限 工作环境：545 2) 非满管声学管道流量计 这类仪器实际上就是 4.1.3 中所述的座底式多普勒法声学流量测量仪器。将非满管水流看作为一明渠 水流，但管道水流总比明渠水流小些，因此适应水深就要小些。另外管道流量测量的准确性要求也高一些。 为了测得流速分布，有些仪器向左、右斜上方发出不对称的两束非垂直声波，测得两个斜线上的流速分布， 这样来提高测速准确性和代表性。 仪器由安装在非满管水流底部的声学探头和测速仪表组成。 非满管声学管道流量计适用于较大管道的非满管和满管的流量测量。因为要装入声学探头和电缆，所 以只能安装在开口端。 技术要求如下： 适用管径：不限 适用管内流速：大于 5m/s 流量准确度：3% 水位准确性：1cm 适用水质：不限 工作环境：545 电源：918VDC 4.1.5 全部洪水测量包括对容纳在河道