水資源精準(zhǔn)計(jì)量,就是更準(zhǔn)確地測(cè)量各種大型輸水流道中的流速流量等數(shù)據(jù)。目前一個(gè)典型的例子就是南水北調(diào)工程中水量的計(jì)量:工程主渠道有幾十米寬,沿途各地有很多分水口,將水引到水廠等用水單位,上游的供水方放多少水進(jìn)入渠道,沿線的輸水方和用水方又用了多少水,都需要比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。另外,像三峽這樣的水電工程也需要準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù),以便評(píng)價(jià)水輪機(jī)的發(fā)電效率。除了自然水體,污水廠處理污水的水量也屬于水資源計(jì)量范疇。
傳統(tǒng)水文行業(yè)中,河道水流量的測(cè)量并不需要太高的準(zhǔn)確度;隨著水資源越發(fā)受到重視,其貿(mào)易交割需要更準(zhǔn)確的水量測(cè)量結(jié)果作為結(jié)算依據(jù)——一條管線的年結(jié)算額經(jīng)常有幾千萬(wàn),1%的偏差就是一個(gè)很大的數(shù)額了。影響現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的因素很多,稍不注意就會(huì)導(dǎo)致不確定度增加。像南水北調(diào)工程中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)供水、輸水、用水三方各自測(cè)得的流量數(shù)據(jù)有差異,甚至差異很大的情況,這就需要計(jì)量部門提供一個(gè)權(quán)威、公正的數(shù)據(jù)。
從國(guó)家計(jì)量院工作的角度講,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量需求主要解決測(cè)量?jī)x器的標(biāo)定問(wèn)題——說(shuō)通俗點(diǎn)就是確認(rèn)這個(gè)流量表準(zhǔn)不準(zhǔn);而在實(shí)際測(cè)量工作中,儀表只是影響不確定度的因素之一,比如即使這個(gè)表本身很準(zhǔn)但安裝不合理,仍然會(huì)帶來(lái)很大的不確定度。因此現(xiàn)在我們把儀表的標(biāo)定、現(xiàn)場(chǎng)條件、儀表安裝情況、溫度壓力雜質(zhì)的影響都考慮進(jìn)來(lái),還有基于歷史數(shù)據(jù)分析看長(zhǎng)期的穩(wěn)定性等。從整體工程計(jì)量的思路來(lái)改善不確定度,對(duì)我們來(lái)說(shuō)也算是一種新的探索。我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域的第一個(gè)課題是解決三峽水輪機(jī)直徑12.4m的鋼管中水流量計(jì)量問(wèn)題,從影響不確定度最主要的因素入手,通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、仿真分析等手段對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了修正,有效改善了其流量測(cè)量的不確定度。近年來(lái),我們?cè)诟纳茰y(cè)量數(shù)據(jù)不確定度方面做出了一定的成績(jī),這些在新出版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也有所體現(xiàn)。
可以這么說(shuō)。我們的思路是“依托于實(shí)驗(yàn)室流速流量裝置,向現(xiàn)場(chǎng)拓展,優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)流數(shù)據(jù)”。降低數(shù)據(jù)的不確定度,要持續(xù)的人員和技術(shù)投入,然而常規(guī)工程測(cè)量又需要更為經(jīng)濟(jì)有效的方法體系。我們的工作就是要綜合考慮各方面因素,希望達(dá)到滿足“各方對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的需求”這個(gè)終極目標(biāo)。
胡鶴鳴, 清華大學(xué)水利水電工程系博士,中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院副研究員,主要從事水資源精準(zhǔn)計(jì)量方法研究。