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(cè)試中心,南京 210012）

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

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(cè)試中心,南京 210012）

水文計(jì)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,而其最重要的組成部分是水利計(jì)量檢定規(guī)程,這是水文計(jì)量領(lǐng)域開展計(jì)量管理工作的最根本保障。本文重點(diǎn)對(duì)JJG（水利）01-2009《轉(zhuǎn)子式流速儀》、JJG（水利）02-2009《浮子式水位計(jì)》、JJG（水利）03-2009《超聲波測(cè)深儀》等三項(xiàng)水利行業(yè)計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行介紹和解讀。

水文計(jì)量管理;水利計(jì)量檢定規(guī)程;轉(zhuǎn)子式流速儀;浮子式水位計(jì);超聲波測(cè)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(cè)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(jì)》、JJG（水利）03-2009《超聲波測(cè)深儀》等三項(xiàng)水利行業(yè)計(jì)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(jì)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,而水利計(jì)量檢定規(guī)程就是其最重要的組成部分,是水文計(jì)量領(lǐng)域開展計(jì)量管理工作的最根本保障。

我們知道,只有做好水文計(jì)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(jì)量工作剛剛步入正軌,隨著水文計(jì)量工作的深入開展,建立和完善水利水文計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,加強(qiáng)水文計(jì)量器具的配備和管理的需求會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈。

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

轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計(jì)、超聲波測(cè)深儀等水文儀器是廣泛用于水文水量量值計(jì)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(jì)量器具,其性能的最根本要求無(wú)疑是準(zhǔn)確性和可靠性,上述規(guī)程的出臺(tái),從技術(shù)法規(guī)層面給予了根本保障,為浮子式水位計(jì)、轉(zhuǎn)子式流速儀、超聲波測(cè)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(duì)上述三項(xiàng)水利行業(yè)計(jì)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(guó)的具體情況,我國(guó) 《計(jì)量法》規(guī)定計(jì)量檢定規(guī)程可分為國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程、部門計(jì)量檢定規(guī)程和地方計(jì)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(jì)》和JJG（水利）03-2009《超聲波測(cè)深儀》均是水利行業(yè)計(jì)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(shí)不能制定國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程,因此先制定水利部門的計(jì)量檢定規(guī)程。

上述三項(xiàng)檢定規(guī)程分別適用于轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計(jì)、超聲波測(cè)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(lái)測(cè)定水流流動(dòng)速度的計(jì)量器具,它廣泛應(yīng)用于江河、湖泊、水庫(kù)、渠道、管道、水力實(shí)驗(yàn)室等。

浮子式水位計(jì)主要應(yīng)用于江河、湖泊、明渠、水庫(kù)等水體的水位測(cè)量。

超聲波測(cè)深儀主要應(yīng)用于江河、湖泊、水庫(kù)、近海等水體中的水深測(cè)量。這里提到的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)是計(jì)量專業(yè)用語(yǔ)。首次檢定是指對(duì)未曾檢定過(guò)的新的轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計(jì)、超聲波測(cè)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(jì)、超聲波測(cè)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(dòng),以及其示值誤差是否超過(guò)使用中最大允許誤差所進(jìn)行的一種檢查。

2 計(jì)量性能要求和通用技術(shù)要求

計(jì)量器具的計(jì)量性能,有時(shí)也稱測(cè)量器具或計(jì)量?jī)x器的測(cè)量性能,它是反映測(cè)量器具計(jì)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(cè)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(duì)轉(zhuǎn)子式流速儀、浮子式水位計(jì)、超聲波測(cè)深儀在計(jì)量器具控制各階段中需要滿足的計(jì)量要求,上述三個(gè)規(guī)程分別在第3章給出了各自的計(jì)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(duì)均方差、各速度級(jí)相對(duì)誤差等要求。JJG（水利）02-2009《浮子式水位計(jì)》提出了量程、分辨力、靈敏閾、測(cè)量誤差、計(jì)時(shí)誤差等計(jì)量性能要求。JJG（水利）03-2009《超聲波測(cè)深儀》提出了測(cè)深范圍、分辨力、盲區(qū)、測(cè)量誤差等計(jì)量性能要求。

在明確了計(jì)量要求的前提下,為滿足上述計(jì)量要求,三個(gè)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(jì)、超聲波測(cè)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(shuō)明性標(biāo)記等方面的內(nèi)容。

3 計(jì)量器具控制

根據(jù)我國(guó)計(jì)量法規(guī)定,計(jì)量器具的控制包括計(jì)量器具設(shè)計(jì)制造過(guò)程的控制和使用中的控制,也就是對(duì)計(jì)量器具壽命過(guò)程的控制。在JJF1001-1998中對(duì)計(jì)量器具控制的定義是:確定計(jì)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(duì)該計(jì)量器具的下列運(yùn)作中的一項(xiàng)、兩項(xiàng)或三項(xiàng):即型式批準(zhǔn)、檢定和檢驗(yàn)。

從計(jì)量器具設(shè)計(jì)制造開始,在設(shè)計(jì)試制中就要進(jìn)行型式批準(zhǔn);為了保證制造的每臺(tái)計(jì)量器具都與批準(zhǔn)的型式一致,就要求對(duì)其進(jìn)行首次檢定;為了保證使用中的計(jì)量器具滿足規(guī)定要求,要對(duì)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(gè)規(guī)程在計(jì)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(chǎng)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(xiàng)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(jì)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(cè)桿上的流速儀在靜水中行進(jìn),測(cè)定檢定車的速度和流速儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,對(duì)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(guó)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(guò)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(xiàng)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(duì)均方差等,其中全線相對(duì)均方差僅在首次檢定時(shí)納入檢定項(xiàng)目,后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)時(shí)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(xiàng)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(jí)相對(duì)誤差則依據(jù)具體產(chǎn)品型號(hào)的不同來(lái)具體分析確立是否納入各控制環(huán)節(jié)的必檢項(xiàng)目。

3.2 JJG（水利）02-2009《浮子式水位計(jì)》

浮子式水位計(jì)的工作原理是利用浮子感應(yīng)水位。浮子漂浮在水位測(cè)井內(nèi)隨水位升降。懸掛浮子的懸索繞過(guò)水位輪,另一端懸掛一平衡錘,自動(dòng)控制懸索的位移和張緊,在水位升降時(shí)懸索帶動(dòng)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(jì)主要使用設(shè)備是水位試驗(yàn)臺(tái),通常該水位試驗(yàn)臺(tái)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(jì)的檢定項(xiàng)目主要包括靈敏閾、測(cè)量誤差、回差、重復(fù)性誤差、再現(xiàn)性誤差、計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)誤差主要針對(duì)帶有計(jì)時(shí)裝置的水位計(jì),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(cè)深儀》

超聲波測(cè)深儀是以水體為超聲波傳播媒介,測(cè)深時(shí)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(hào)發(fā)射出去到接收回來(lái)的時(shí)間間隔計(jì)算。

根據(jù)超聲波測(cè)深儀的工作原理,超聲波測(cè)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(jì)》規(guī)定也可以采用一種間接測(cè)量檢定方法,即用流速儀檢定水槽的水體長(zhǎng)度模擬水深來(lái)對(duì)超聲波測(cè)深儀進(jìn)行檢定,前提條件是水槽長(zhǎng)度宜大于超聲波測(cè)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(shí)檢定時(shí)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(cè)深儀的檢定項(xiàng)目主要包括盲區(qū)、測(cè)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(gè)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(duì)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(duì)于不合格的結(jié)論應(yīng)同時(shí)注明具體的不合格項(xiàng)目。

5 檢定周期

檢定周期是指受檢計(jì)量器具相鄰二次檢定之間的時(shí)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(jì)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(gè)水利計(jì)量檢定規(guī)程中均對(duì)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(jì)工作300h,二者取其時(shí)間間隔較短者;浮子式水位計(jì)的檢定周期一般為五年,用于貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量水量用的水位計(jì),檢定周期為兩年;超聲波測(cè)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(duì)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(guò)其最大檢定周期。

6 附錄

計(jì)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(duì)規(guī)程的正文部分有關(guān)內(nèi)容的說(shuō)明與補(bǔ)充。而本文中介紹的三個(gè)水利計(jì)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(jì)算公式等信息均已經(jīng)在正文中給出。

7 結(jié) 語(yǔ)

水利計(jì)量檢定規(guī)程是水利水文計(jì)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(jì)、超聲波測(cè)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(gè)水利計(jì)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(jì)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,才能真正做好水文計(jì)量管理工作,這是水文計(jì)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(jí)高級(jí)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(cè)試中心副總工程師,JJG（水利）02-2009《浮子式水位計(jì)》和 JJG（水利）03-2009《超聲波測(cè)深儀》的第一起草人。