水资源监控设备基本技术条件.docx

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水资源监控设备基本技术条件

ICSXX.XX.XXX

MXX

备案号

中华人民共和国水利行业标准

SLXXX-XXXX

水资源监控设备基本技术条件

Fundamentalspecificationsformonitoringandcontrolequipmentofwaterresources

（报批稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中华人民共和国水利部发布

前言

根据水利部水利行业标准制定计划，按照《水利技术标准编写规定》（SL1-2002）的要求，编制本标准。

本标准共5章20节99条，主要技术内容包括：

——水资源监控设备的范围分类；

——水资源监控设备的技术要求；

——水资源监控设备的试验方法。

本标准为全文推荐。

本标准批准部门：

中华人国共和国水利部

本标准主持机构：

水利部水资源管理司

本标准解释单位：

水利部水资源管理司

水利部南京水利水文自动化研究所

本标准主编单位：

水利部南京水利水文自动化研究所

本标准参编单位：

水利部水文水资源监控工程技术研究中心

水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心

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：

姚永熙唐跃平石玉波徐莹陈莹陈敏刘红亮张宇

本标准审查会议技术负责人：

刘宁

本标准体例格式审查人：

曹阳

目次

1总则1

2术语3

3水资源监控设备的范围和分类3

3.1范围3

3.2分类3

4水资源监控设备的技术要求4

4.1一般技术要求4

4.2明渠流量计5

4.3管道流量计8

4.4水质监测设备12

4.5地下水监测传感器13

4.6在线存储记录设备13

4.7移动监测设备14

4.8数据采集传输设备14

4.9水资源工程监控监测设备16

5试验方法17

5.1一般规定17

5.2明渠流量计的流量测量准确度试验18

5.3管道流量计的流量测量准确度试验18

5.4水质参数测量准确性的试验19

5.5地下水监测传感器的试验19

5.6在线存储记录设备的试验20

5.7移动监测设备的试验20

5.8数据采集传输设备的试验20

5.9水资源工程控制设备的试验20

1总则

1.0.1为统一水资源管理系统对应用的各种水量测量设备、水质监测设备、水资源信息传输设备、水资源工程监控设备的性能、技术要求，提出对其技术性能的测试要求，规范水资源管理系统的设计、建设，制定本标准。

1.0.2本标准适用于各级水资源管理系统中地表水供水渠道（管道）、地下水开采井、行政边界控制断面、入河（湖）排污口，以及河流、水库、湖泊等水源地的水量、水质、水位监测记录与传输控制设备。

本标准还适用于水资源移动监测设备。

1.0.3由于应用环境和要求的不同，按本标准规定的性能技术要求选用的水资源监控设备，还应在实际应用中经过一定的比测试验，并得到相应的批准后方能投入应用。

1.0.4本标准的引用标准主要有：

《冷水水表规范》（GB/T778.1）

《冷水水表试验方法和试验设备》（GB/T778.3）

《外壳防护等级（IP代码）》（GB4208）

《设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案》（GB/T5080.7）

《水质词汇第一部分和第二部分》（GB6816）

《流量控制阀试验方法》（GB/T8104）

《水质浊度的测定》（GB/T13200）

《交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器》（GB/T13850）

《压力传感器性能试验方法》（GB/T15478）

《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》（GB/T17626.3）

《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（GB/T17626.4）

《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》（GB/T17626.5）

《水文仪器显示与记录》（GB/T19704-2005）

《水文仪器信号与接口》（GB/T19705-2005）

《建筑物防雷设计规范》（GB50057）

《水文基本术语和符号标准》（GB/T50095）

《河流流量测验规范》（GB50179）

《水工建筑物测流规范》（SL20）

《堰槽测流规范》（SL24）

《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）

《地下水监测规范》（SL183-2005）

《水质采样技术规程》（SL187）

《水环境监测规范》（SL219）

《水位计通用技术条件》（SL/T243）

《声学多普勒流量测验规范》（SL337-2006）

《水资源监控管理系统数据传输规约》（SLXXX-XXXX）【此标准与本标准同时报批，标准编号待定。

】

《超声多普勒流量计》（CJ/T122）

《IC卡冷水水表》（CJ/T133-2007）

《电子远传水表》（CJ/T224-2006）

《给排水用超声流量计（传播速度差法）》（CJ/T3063）

《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）

《水污染源在线监测系统安装技术规范》（HJ/T353-2007）

《电磁流量计》（JB/T9248）

《超声流量计（传播速度差法多普勒法）部门计量捡定规程》（JJG0002）

《明渠建筑物测流——建筑物选择指南》（ISO8368）

1.0.5水资源管理系统中应用的水资源监控设备除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语

2.0.1总水量（累积水量）waterquantity

某一时段内，流过明渠或管道测流断面的水量，以水的体积计量。

2.0.2直接法水质测量仪waterqualitymeter

通过测量探头直接接触水体，感应测量得到水体中水质参数值的仪器。

直接法水质测量仪一般可分为便携式和在线式两种形式，通过一台测量仪表连接多种测量传感器实现对水质参数的直接快速测量。

2.0.3水质自动分析仪waterqualityautomaticanalyticalapparatus

能实现自动抽取水样，并对水样进行分析、测量，从而得到水质参数测量值的仪器。

一般需要配备各种分析所用试剂。

每次测量需要一定的时间。

水质自动分析仪按照测量方式可分为光度法、比色法、电极法、滴定法、电化学法、紫外（UV）吸收法等。

3水资源监控设备的范围和分类

3.1范围

3.1.1水资源监控设备包括应用于地表水供水渠道（管道）、供水水源地、行政边界控制断面、主要取水处、入河（湖）排污口、地下水开采的来水、供水、用水、排水等水量、水质的监测、计量、记录设施等。

3.1.2水资源监控设备应包括水资源信息传输设备、水资源工程监测设备和水量水质移动监测设备。

3.2分类

3.2.1明渠流量计包括声学时差法明渠流量计、声学多普勒明渠流量计、堰槽流量计、明渠流速仪流量计和其他明渠流量计。

3.2.2管道流量计包括声学时差法管道流量计、声学多普勒管道流量计、电磁流量计、冷水水表和电子远传水表以及其他管道流量计。

3.2.3水质自动监测仪器包括直接法水质测量仪和水质自动分析仪。

3.2.4地下水监测仪器包括地下水位计、地下水流量计和地下水水质测量仪器。

3.2.5水资源信息在线存储记录设备包括模拟划线记录设备、固态存储记录设备和打印记录设备。

3.2.6移动监测设备包括移动监测车（船）和移动监测仪器。

3.2.7数据采集传输设备包括数据监控终端和通信设备。

3.2.8水资源工程监控监测设备包括水泵及阀门（闸门）控制装置、管道压力监测仪、电量监测仪和IC卡冷水水表。

4水资源监控设备的技术要求

4.1一般技术要求

4.1.1水资源监控设备应能应用在以下环境：

1室外设备：

环境温度A类为-25～55℃，B类为-10～45℃；水体不能冰冻；相对湿度为95%；特殊环境下使用时，应对所用设备提出特殊要求。

2室内设备：

环境温度为-10～+40℃；室内水质仪器的环境温度不低于0℃；相对湿度不大于95%。

3水下设备应具有相应的耐压、密封性能和耐腐蚀性。

4应能适用于一般淡水水体，包括中水和一般污水。

用于严重污染水体时，应注意所用设备的适用性。

5应按GB4208规定相应的外壳防护等级。

6有防雷电要求的设备、在工业环境中应用的设备，应有电磁环境适用性要求。

具体要求和试验方法应符合GB/T17626.3、GB/T17626.4和GB/T17626.5的规定。

4.1.2水资源监控设备的测量准确性一般应符合如下要求：

1明渠流量测量误差不大于5%，部分堰槽测流的流量测量误差允许为不大于8%；

2管道流量测量误差不大于5%

3水位测量的误差不大于2‰量程，或不大于±2cm。

地下水位测量误差不大于±1cm。

4水质参数的测量分析方法和最低检出限等要求应符合SL219的规定。

4.1.3水资源监控设备的可靠性应符合如下要求：

1用平均无故障工作时间（MTBF）来衡量自动测量连续工作设备的可靠性，单台设备的MTBF应大于25000h。

2在线记录仪器的数字记录差错率应小于万分之一，在线记录仪器的MTBF应大于50000h。

3用可靠度来衡量间歇使用设备的可靠性，其可靠度应大于0.99。

4.设备可靠性试验按GB/T5080.7规定的方法进行。

4.1.4水资源监控设备应具有一定的防雷抗干扰的性能。

由于使用场合、设备功能、地区的不同，对所用设备防雷性能要求的差别很大，应按实际情况确定防雷要求。

安装在现场工作，尤其是连接通信传输设备时，水资源监控设备应有相应的外部和内部避雷措施，以保护传感器、通信设备、数据采集传输设备、记录设备，也应保护安装水资源监控设备的专用站房、设施等建筑。

避雷措施基本要求应符合SL61-2003、GB50057的规定。

4.1.5水资源监控设备的应用应按照各种设备的使用手册规定进行安装操作，并应在符合使用条件规定的范围内应用。

4.1.6用于水资源监控、本标准没有规定技术要求的水位、水深、降水、墒情等测量仪器的性能应符合其相关标准要求。

4.2明渠流量计

4.2.1声学时差法明渠流量计用于明渠断面某一水层或多个水层平均流速的自动测量，同时测量水位，得到过流断面面积，从而可计算流量。

1声学时差法明渠流量计应具有以下基本功能：

——自动（定时）测量断面某一水层的平均流速；

——自动记录测得的流速；

——具有标准通信接口可以输出测得流速；

——置入相应的测量参数，如测量时间间隔等。

2声学时差法明渠流量计可具有以下功能：

——测量水位；

——同时测量几个水层的流速（使用多对传感器）；

——应用不同方式测量断面水层上的流速、流向；

——自动测量、计算、记录流量、累积水量。

3声学时差法明渠流量计应符合以下技术规定：

——最大测量宽度应不小于30m；

——测量流速范围的低速端不大于0.02m/s，高速端不小于5m/s；

——应能适应含沙量不小于10kg/m3的水流；

——流速测量误差不大于±2%。

4声学时差法明渠流量计的安装应满足下列要求：

——水下传感器应安装牢固，不会因水流冲击、冲刷而摇动歪斜，要保证水下传感器正对对岸的对应传感器，偏斜角度应在规定范围内；

——传输电缆应穿入铁管埋入地下，以达到保护和防雷的目的。

如电缆需要在空中架设跨过水流，更应增设避雷线等避雷设施；

——两岸传感器之间不应有可能阻挡测量声束的浅滩、水草等物体；

——水上仪器应安装在室内，要保证电源可靠；

——水下传感器的信号传输线应采取水密措施。

4.2.2声学多普勒明渠流量计应用声学多普勒剖面流速仪（ADCP）测量明渠断面上某一垂线或水层上的流速分布。

当声学多普勒剖面流速仪固定安装在岸侧、水底、水面时，可以自动测量某一区域（垂线或水层）的流速分布，同时测量水位，利用已有断面资料，得到流量断面面积，从而可计算流量，构成了声学多普勒明渠流量计。

1声学多普勒明渠流量计应具有以下功能：

——自动（定时）测量离传感器一定距离内的流速分布；

——自动记录测得的流速分布；

——具有标准通信接口，可以输出测得的流速、流量数据；

——置入相应的测量参数，如测量时间间隔、测量流速单元（点）的距离间隔等。

2声学多普勒明渠流量计可具有以下功能：

——测量水位；

——可以同时测得两条垂线状水域的流速分布；

——可以自动按置入的模型计算流量；

——可以自动测量记录的流量、累积水量。

3声学多普勒明渠流量计应符合以下技术规定：

——测量最远（深）距离，用于一般河流时不小于20m，用于渠道时不小于5m；

——测量流速范围的低速端不大于0.05m/s，高速端不小于3m/s；

——应能适应含沙量不小于5kg/m3的水流；

——流速测量准确性不大于3%。

4声学多普勒明渠流量计的安装应用应符合SL337-2006的规定，并满足下列要求：

1）水下传感器应安装牢固，不应水流冲击、冲刷而摇动，要保证符合水下传感器的水平、垂直、与断面平行的要求。

2）传输电缆应穿铁管埋地，以保护和避雷。

3）水上仪器应安装在室内，要保证电源可靠。

4）水下传感器的信号传输线应采取水密措施。

4.2.3堰槽流量计宜应用于中小渠道的流量测量。

有多种堰槽流量计可以应用时，可按SL24和ISO8368选用。

常用的测流堰槽有薄壁堰、巴歇尔槽、孙奈利槽、宽顶堰、三角形剖面堰等。

条件合适时，可以应用长喉道量水槽、末端深度法来测流量。

1使用的堰槽流量计应具有以下基本条件：

1）能在流量测量范围内具有较稳定的水位流量关系，保证流量测量结果在要求的准确度范围内。

2）所用堰槽流量计对水位测量准确度的要求能较容易达到，以保证可以使用常用水位计来测量水位。

3）所用堰槽流量计应能在使用地点长期工作，尤其要注意泥沙淤积、冲刷、漂浮物的影响。

4）使用堰槽流量计后产生的水位落差应不影响渠道的输水能力。

2使用的堰槽流量计应符合以下技术规定：

1）堰槽流量计一般应用于临界流状态，应只需测量一个（上游）水位值推求流量。

如应用于淹没流状态，应注意流量测验准确性是否符合要求，或采取必要措施，如加测下游水位、改变流量计算方法等。

2）流量测量误差一般应不大于5%，至少应不大于8%。

3）应按需测流量范围、渠道坡降、断面情况选用和设计建造堰槽。

3堰槽流量计的安装应满足下列要求：

1）室内已建造好的堰槽流量计需要在现场整体埋设或安装成整体。

安装时要注意堰槽流量计整体不漏水，与渠道的连接处牢固、稳定。

2）较大的堰槽流量计应在现场建造，按水工建筑物要求施工，并应保证达到各部分尺寸、形状、表面的设计要求。

3）堰槽流量计进行水位测量，有人工观读和水位计自动测量两种方式。

水位计的安装应按该水位计要求进行。

4）水位测量点的位置，静水井的设置应符合所用堰槽和水位计的要求。

5）水位计如具有自动记录水位功能、数据遥测功能，应按信息采集系统要求进行安装。

6）应保证水位计的电源可靠，也应有防雷、保护措施。

4.2.4明渠流速仪流量计适用于中、小渠道的流量测量，尤其适用于较小渠道。

明确流速仪流量计由流速仪、流速流量记录器、过水涵洞组成。

过水涵洞的作用是使渠道中水流变为涵洞中的有压满管流。

过水涵洞可在渠道上建造，也可是一个简易涵洞，与流速仪流量计产品一起提供。

明渠流速仪流量计可以使用转子式流速仪、声学多普勒点流速仪等流速仪测量经人工处理后的过水断面上的点流速，由测得的点流速和已知的固定过水断面积、流量系数计算流量。

1明渠流速仪流量计应满足以下基本性能：

1）流速仪流量计应能较长期地工作，自动测量流量和流经该断面的累积水量。

2）流速信号应和流量呈较单一的关系，以便于流量、累积水量的测量、记录能自动完成，并能方便地遥测传输。

3）需要的过水涵洞应较方便地建造或安装。

4）过水涵洞的设计应简易可行，上、下游水位落差不应大于0.3m。

2明确流速仪流量计应符合以下技术规定：

1）过水涵洞的设计应保证在流量测量范围内都处于满管状态。

2）提供流量计算公式的产品，其流量测量误差应不大于5%，需要现场率定流量系数的产品，应规定率定流量系数的稳定性要求，流量系数稳定性应小于3%。

3）流速仪流量计应能在现场连续工作15d以上。

3明渠流速仪流量计的安装应满足下列要求：

1）过水涵洞的安装或建造应符合具体产品的要求。

2）流速仪应准确地安装在要求的位置上。

3）用于遥测时，电子仪器尽量安装在室内。

4）应有防护和防雷措施。

4.2.5其他明渠流量测量方法和设施应符合以下规定。

1水位—流量关系测流方法是使用自记水位计来测量水位，利用测流断面处较稳定的水位～流量关系，可以从水位推算流量。

流量测量准确性由水位—流量关系的稳定性和自记水位计的水位测量准确性决定。

一般来讲，流量测量误差应不大于8%。

水位—流量关系测流宜使用遥测水位计，以便于数字记录和遥测。

2闸孔、涵洞、堰流流量测量应按以下规定执行。

1）测量已有水闸、涵洞等建筑的上、下游水位，根据率定的水位—流量关系和闸门、涵洞开启状况，计算流量。

2）适用于有水工建筑物且水位—流量关系较稳定的明渠。

3）流量测量准确性受水位—流量关系的稳定性、出流状态、水位计的水位测量准确性影响，使用这种方法时应考虑流量测量的实际准确性是否符合要求。

4）使用遥测水位计测量上、下游水位，以做到水位的同步观测、遥测和数字记录。

3水电站和电力泵站工作时，水电站和电力泵站的流量推算可以按SL20的方法规定，由其工作参数推算流量。

4可以用于小渠道流量测量的设备还有翻板流量计、孔板流量计等。

应用时，应考虑其流量测量准确性、结构复杂程度、稳定性是否符合要求。

4.3管道流量计

4.3.1声学时差法管道流量计可测量满管水流的某一或几个直径的平均流速，也可测量平行的几个水层的平均流速，由测得流速推算管道平均流速，再依据管道过水断面面积推算流量。

声学时差法管道流量计分为换能器和主机二部分，用专用电缆连接。

1声学时差法管道流量计通常用于圆形管道，也可用于各种形状的过水涵洞，但应根据过水涵洞形状的不同确定不同的流量计算方法。

用于圆形管道时，其技术要求应符合CJ/T3063规定。

2一般只使用单路（声束）的流量计。

管道直径很大时，管内水流干扰较大，或流量测量准确性要求高时，应使用多路（声束）的流量计，测量两个以上直径（或水层）的流速。

3声学时差法管道流量计应具有以下基本功能：

——自动（定时）测量管道内一个或几个声束上的平均流速；

——自动按已率定的计算公式计算出流量；

——自动计算出累积水量；

——显示流速、流量、累积水量；

——应有抗电磁干扰的能力。

4声学时差法管道流量计可具有的以下功能：

——自动记录测得的流速、流量、累积水量；

——具有标准通信接口，可以输出测得数据；

——可以置入相应的测量参数，如测量时间间隔、计算流量所需参数等。

5声学时差法管道流量计应满足以下技术要求：

1）应能适应含沙量不小于10kg/m3的水流；

2）流量测量准确度等级分为0.5、1.0、1.5、2.5、5.0五级，宜应用1.5级和2.5级。

3）实际应用中，低流速时，当管道直径≥250mm，管内流速小于1m/s时，流速绝对误差按1m/s量级计算；当管道直径≤250mm，流速小于2m/s时，流速绝对误差按2m/s量级计算。

6声学时差法管道流量计安装应执行下列规定：

1）安装夹装式流量计时应满足以下要求：

——每一声束的一对换能器安装距离要按产品说明书要求计算得出，计算时要考虑水温、声波入射角、管道内径、管壁厚度、材质中的声速因素；

——安装处上、下游直管段长度应符合产品要求；

——换能器的安装位置要准确，相对声束方向要一致、对准；

——安装处管壁除净铁锈、油漆等杂物，露出金属；

——在换能器表面和管壁间涂以耦合剂，使换能器面与管壁紧密接触；

——换能器应牢固地安装在管壁上；

——流量计主机应安装在室内；

——连接换能器和流量计主机的电缆应有防护、防雷措施。

2）安装带测量管的流量计时，其测量管中心轴线与原管道直管段中心轴线偏离应小于3°；测量管上、下游的直管段应符合产品要求。

4.3.2声学多普勒管道流量计是应用多普勒原理测量管道内的流速分布，由测得流速推求管道内平均流速，再根据管道内径推算流量。

1声学多普勒管道流量计应具有以下基本功能：

——自动（定时）测量管道内一个或几个声束上的平均流速。

——自动按已率定的计算公式计算出流量。

——自动计算出累积水量。

——显示流速、流量、累积水量。

——应有抗电磁干扰的能力。

2声学多普勒管道流量计可具有以下功能：

——能自动记录测得的流速、流量、累积水量。

——具有标准通信接口，可以输出测得数据。

——可以置入相应的测量参数，如测量时间间隔、计算流量所需参数等。

3声学多普勒管道流量计应满足以下技术要求：

——适用含沙量的下限不大于0.06kg/m3；

——流量测量准确度等级分为1.5、2.0、2.5三级；

4声学多普勒管道流量计的安装应满足下列要求：

1）所有声学多普勒管道流量计安装处，上、下游所需的直管段长度应符合CJ/T122要求。

2）安装夹装式流量计时应符合以下要求：

——安装处管壁除净铁锈、油漆等杂物，露出金属；

——在换能器表面和管壁间涂以耦合剂，使换能器面与管壁紧密接触，并定期清理管壁和涂耦合剂；

——换能器应牢固地安装在管壁上；

——流量计主机应安装在室内；

——连接换能器和流量计主机的电缆应有防护、防雷措施。

3）安装带测量管的流量计时，测量管中心轴线与原管道直管段中心轴线偏离应小于3°。

4）安装插入式流量计时，应按要求在管道壁上开孔，插入安装仪器；同时，应注意达到密封要求；并应能方便地拆装、维护。

4.3.3电磁管道流量计是应用电磁原理测量管道中水流平均速度，由管道内径推算流量。

电磁管道流量计有分离型和一体型两种型式。

分离型的传感器和转换器是分开的，用电缆连接。

一体型的传感器和转换器是一个整体，一起安装在管道上。

1电磁管道流量计应具有以下基本功能：

——能自动测量管道内的平均流速，并转换成流量。

——能自动计算累积水量。

——能显示平均流速、流量、累积水量。

——应有抗电磁干扰的能力。

2电磁管道流量计可具有以下功能：

——能自动记录测得的平均流速、流量、累积水量。

——具有标准通信接口，可以输出测得数据。

——可以置入相应的测量参数，如测量时间间隔、以及其他所需参数。

3电磁管道流量计应符合以下技术要求：

——测量的流速上限范围为0.5～10m/s，下限值应为上限值的1%～5%。

——流量测量准确度等级分为0.2、0.5、1.0、1.5、2.5五级，宜应用1.5级、2.5级。

4电磁管道流量计安装应满足下列要求：

1）安装处上、下游直管段长度应符合产品要求。

2）分离型流量计的转换器应单独安装。

3）按法兰连接式和法兰夹装式要求连入管道。

4.3.4冷水水表以及电子远传水表应符合以下规定：

1冷水水表用于管道常温水流量计量，水温应小于30℃。

2普通的冷水水表的读数显示水的体积流量