GB灌溉渠道系统量水规范.pdf

1 国家质量监督检验检疫总局国家质量监督检验检疫总局 发布 发布 灌溉渠道系统量水规范 Technical sepecification for water measuring of irrigation canal system （征求意见稿） 2005--实施2005--发布 GB/T 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 ICS 93.160 P 57 GB I 目 次 前 言 ............................................................................. IV 1 范围范围 ................................................................................ 1 2 规范性引用文件规范性引用文件 ...................................................................... 1 3 术语和定义术语和定义 .......................................................................... 1 3.1 直接测量 direct measurement .......................................................... 1 3.2 间接测量 indirect measurement ........................................................ 1 3.3 传感器 sensor/transducer.............................................................. 1 3.4 流量（瞬时流量）discharge........................................................... 1 3.5 总水量（累积流量）total water volume ................................................. 1 3.6 平均流量 average discharge ........................................................... 1 3.7 流量计 flowmeter ................................................................... 1 3.8 额定流量 normal discharge............................................................ 1 3.9 水头损失 head loss .................................................................. 2 3.10 量水站网 water measuring station network............................................... 2 3.11 标准断面测流 standard cross-section flow measurement.................................... 2 3.12 量水建筑物 water measuring structures ................................................. 2 3.13 涵闸量水 clough water measurement ................................................... 2 3.14 渡槽量水 aqueduct water measurement ................................................. 2 3.15 倒虹吸量水 inverted siphon water measurement .......................................... 2 3.16 跌水量水 drop water measurement ..................................................... 2 3.17 流速仪量水 measuring flow using velocity meter.......................................... 2 3.18 流速仪测流断面 velocity-meter measuring cross-section ................................... 2 3.19 基本水尺断面 basic gauge cross-section ................................................ 2 3.20 水位流量关系 stage-discharge relation.................................................. 2 3.21 量水设施 water-measuring device...................................................... 2 3.22 薄壁量水堰 sharp-crested measuring weir ............................................... 2 3.23 量水槽 measuring flume;flume ........................................................ 2 3.24 巴歇尔量水槽 Parshall flume ......................................................... 2 3.25 无喉道量水槽 cutthroat flume ........................................................ 2 3.26 长喉道量水槽 measuring flume of long throat ............................................ 2 3.27 量水槛 measuring weir .............................................................. 2 3.28 抛物线形喉口式量水槽适用于 U 形渠道parabola throat flume .......................... 2 3.29 水位计 water level gauge............................................................. 2 3.30 明渠 open channel .................................................................. 3 3.31 水表 water gauge ................................................................... 3 3.32 标准孔板量水计 standard orifice metre ................................................. 3 3.33 文丘里管量水计 Venturi tubewater ................................................... 3 3.34 电磁流量计 electromagnetic flowmeter ................................................. 3 3.35 超声波流量计 ultrasonic wave flowmeter ............................................... 3 3.36 转轮式流量计 dethridge flowmeter .................................................... 3 3.37 分流式水量计 separate flowmeter ..................................................... 3 4 灌区量水站网的设置灌区量水站网的设置 .................................................................. 3 GB II 4.1 总体布置要求 ...................................................................... 3 5 流速仪测流 流速仪测流 .......................................................................... 3 5.1 一般规定 .......................................................................... 3 5.2 测线布设测线布设 .......................................................................... 4 5.3 断面测量 .......................................................................... 4 5.4 流速测量 .......................................................................... 5 5.5 断面流量计算断面流量计算 ...................................................................... 6 5.6 岸边流速系数岸边流速系数 ...................................................................... 7 5.7 附属项目观测附属项目观测 ...................................................................... 7 6 标准断面量水 标准断面量水 ........................................................................ 7 6.1 一般规定 .......................................................................... 7 6.2 水尺设置水尺设置 .......................................................................... 8 6.3 水位流量关系水位流量关系 ...................................................................... 8 6.4 水位流量关系曲线及函数式的校核与修正水位流量关系曲线及函数式的校核与修正 .............................................. 8 7 利用渠系建筑物量水利用渠系建筑物量水 .................................................................. 8 7.1 一般规定一般规定 .......................................................................... 8 7.2 涵闸量水 .......................................................................... 9 7.2.1 堰闸量水建筑物分类 .............................................................. 9 7.3 倒虹吸管量水 ..................................................................... 12 7.4 跌水量水 ......................................................................... 15 7.5 渡槽量水 ......................................................................... 16 8 堰槽测流堰槽测流 ........................................................................... 17 8.1 薄壁量水堰 ....................................................................... 17 8.2 量水槽 ........................................................................... 20 9 量水仪表量水仪表 ........................................................................... 31 9.1 水位计 ........................................................................... 31 9.2 水表 ............................................................................. 32 9.3 差压式流量计 ..................................................................... 33 9.4 电磁流量计 ....................................................................... 38 9.5 超声波流量计 ..................................................................... 39 9.6 转轮式量水计 ..................................................................... 39 9.7 分流式水量计 ..................................................................... 40 9.8 旋杯式水量计 ..................................................................... 43 10 流量测量不确定度估算 .............................................................. 45 10.1 一般规定 ........................................................................ 45 10.2 流速仪测流不确定度估算 .......................................................... 45 10.3 渠系建筑物量水的误差来源与不确定度估算 .......................................... 46 10.4 量水堰槽的流量误差来源与不确定度估算 ............................................ 48 11 灌溉渠系量水管理 .................................................................. 49 11.1 灌溉渠系量水管理人员应具备渠系量水的专业知识和业务能力。 ........................ 49 11.2 灌溉渠系量水人员应掌握下列技术要求 ............................................ 49 附 录 A （规范性附录） 表 A 计量单位和符号 ........................................ 50 附 录 B （资料性附录） 部分特设量水设备设施应用范围............................... 52 附 录 C （资料性附录） 流速仪测流记录计算表格 ...................................... 55 GB III 附 录 D （资料性附录） 流速仪测流法精简分析........................................ 56 D.1 常测法的精简分析 ................................................................. 56 D.1.1 常测法的精简分析可采用精测资料精简法和常测法分开精简法。 ........................ 56 D.2 简测法的精简分析 ................................................................. 57 附 录 E （资料性附录） 建筑物量水流量公式及系数表 .................................. 58 附 录 F （资料性附录） 水表外壳、翼轮测量机构和减速指标机构组成。旋翼式水表主要技术参数 ..................................................................................... 64 附 录 G （资料性附录） 分流式水量计型号及其测流范围表 .............................. 65 GB 前 言 本标准为加强农田灌溉用水计划，合理调度灌溉水资源，加快农业水价改革，完善水费制度，规范 灌溉渠系量水设施和技术要求而制定。 本标准的附录 A 为规范性附录，附录 B～附录 G 为资料性附录。 本标准由中国水利水电科学研究院提出。 本标准由水利部归口。 本标准起草单位中国水利水电科学研究院 水利部农村水利司 中国灌溉排水发展中心 西北农林科技大学 河北省石津灌区管理局 本标准主要起草人朱嘉英 高占义 王晓玲 马济元 朱风书 郭宗信 窦以松 谢崇宝 吕宏兴 IV GB 1 灌溉渠道系统量水规范 1 范围 范围 本标准规定了灌溉渠道系统量水中规划、设计、施工、验收、运行维护、管理和评价的主要技术要 求； 本标准界定了灌溉量水使用的术语； 本标准适用于新建、扩建、改建和续建的灌溉工程。 2 规范性引用文件 规范性引用文件 下列文件中的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，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T1.1-2000 标准化工作导则 第一部分标准的结构和编写规则 GB/T 2624-93 流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量 GB/50288- 1999 灌溉与排水工程设计规范 SL/T4-1999 农田排水工程技术规范 SL13-2004 灌溉试验规范 SL20-92 水工建筑物测流规范 SL24-91 堰槽测流规范 SL72-94 水利建设项目经济评价规范 SL/T153-95 低压管道输水灌溉工程技术规范 SL207-98 节水灌溉技术规范 SL／T2461999 灌溉与排水工程技术管理规程 3 术语和定义 术语和定义 3.1 直接测量 direct measurement 无需对被测的量进行其他实测的量进行函数关系的辅助计算而直接得到被测量值的测量（通过图 表、表格得到被测量，也看作直接测量）。 3.2 间接测量 indirect measurement 直接测量的量与被测的量之间有已知函数关系，有此而得该被测量值的测量。 3.3 传感器 sensor/transducer 感受被测变量，按一定规律转换成同种或別种性质的输出变量的器件。 3.4 流量（瞬时流量）discharge 暂短时间内流过管道或明渠横截面的流体总量除以时间的商， 该时间应足够短以致可以认为在该段 时间内流动是稳定的。 3.5 总水量（累积流量）total water volume 在一段时间内流过管道或明渠横截面的流体总量。 3.6 平均流量 average discharge 在一段时间内流量的平均值。 3.7 流量计 flowmeter 用于测量封闭管道或明渠中流体的流量或总量的仪表。 3.8 额定流量 normal discharge 流量计在规定性能时的流量值。它可用最高和最低限值表示。 GB 2 3.9 水头损失 head loss 水流流动过程中，单位质量水体因克服摩擦阻力作功而损失的能量。 3.10 量水站网 water measuring station network 按照科学原则，将量水测站按灌区渠系位置组成的分布网。 3.11 标准断面测流 standard cross-section flow measurement 选择顺直渠段上某一标准断面，用流速仪率定，通过标准断面流量与水位的关系，作为由直读水位 测出渠道流量的方法。 3.12 量水建筑物 water measuring structures 用于测量渠道流量的建筑物。 3.13 涵闸量水 clough water measurement 利用涵洞或水闸量测水位确定流量的方法。 3.14 渡槽量水 aqueduct water measurement 利用渡槽量测水位确定流量的方法。 3.15 倒虹吸量水 inverted siphon water measurement 利用倒虹吸量测其水位确定流量的方法。 3.16 跌水量水 drop water measurement 利用渠道上跌水或陡坡量测其水位确定流量的方法。 3.17 流速仪量水 measuring flow using velocity meter 用流速仪测量断面上垂线的流速，推算出该断面的流量。 3.18 流速仪测流断面 velocity-meter measuring cross-section 用流速仪法测定流量而设置的断面。它可与基本水尺断面重合。 3.19 基本水尺断面 basic gauge cross-section 用于观测量水槽堰或测流断面水位而设置的断面。 3.20 水位流量关系 stage-discharge relation 明渠中某一给定横断面处，在给定水流条件下，表示水位和流量之间关系的曲线或数表。 3.21 量水设施 water-measuring device 为了更准确量测流量而设置的专用量水建筑物。 3.22 薄壁量水堰 sharp-crested measuring weir 设于明槽中用以量测水流流量的溢流堰，其壁厚与水深之比小于0.67为薄壁堰。 3.23 量水槽 measuring flume;flume 在渠道上修建断面缩窄的槽形建筑物，形成临界流进行流量测量的量水设施。 3.24 巴歇尔量水槽 Parshall flume 渠道或明槽内设置一缩窄段（喉道），使之发生临界流，量测流量的工程设施。 3.25 无喉道量水槽 cutthroat flume 没有喉道，喉口底部可与渠底齐平或高出渠底的渠道量水设施。 3.26 长喉道量水槽 measuring flume of long throat 修建于渠道中，喉道较长的槽形测流设施。 3.27 量水槛 measuring weir 在梯形或其它断面形状渠道中修建迎水面倾斜用于量测渠道流量的改进型宽顶堰。 3.28 抛物线形喉口式量水槽适用于 U 形渠道parabola throat flume 修建于U形渠道， 喉口为抛物线形， 上游渠道与喉口采用由Ｕ形渐变为抛物线形连接,喉口至下游渠 道扩散段,由抛物线形渐变为Ｕ形连接，且喉口底部与渠底齐平的量水设施。 3.29 水位计 water level gauge 测量水位的仪表 GB 3 3.30 明渠 open channel 由河床与岸壁或边壁所组成的纵向边界面，水体在其中流动并具有自由表面。 3.31 水表 water gauge 测量管道中流量的仪表。 3.32 标准孔板量水计 standard orifice metre 具有圆形开孔、与管道同心、直角入口边缘锐利的薄板，应用差压原理量测管道体积流量的装置。 3.33 文丘里管量水计 Venturi tubewater 由进、出口的圆锥形渐缩和管扩散管、圆柱形喉部构成，利用能量转换原理，检测液体通过进口与 喉段的压差来测量流量的装置。 3.34 电磁流量计 electromagnetic flowmeter 利用法拉弟电磁感应定律制成的一种通过测量管道的导电液体体积推算流量的装置。 3.35 超声波流量计 ultrasonic wave flowmeter 应用超声换能器，向被测液流发射超声波脉冲，测出超声波脉冲在液流中传播的参数，确定线平均 流速和流量的装置。 3.36 转轮式流量计 dethridge flowmeter 由叶片转轮和计数器组成,安装在渠道某断面利用水流动力,推动转轮旋转,通过机械计数或电子仪 表计数的方式计测水量的装置。 3.37 分流式水量计 separate flowmeter 利用文丘里管作为截流元件及过水主管，在其喉管处装支管水表，支管出口设在主管喉段处，渠道 进口与上游水体连接。水表的读数乘以Ｍ值即为此时段内的渠道总过水量。 3.38 量水站网 Water measurement station 基本测站、水源测站、配水测站、分水测站、辅助测站、平衡测站和专用测站的统称。 4 灌区量水站网的设置 灌区量水站网的设置 4.1 总体布置要求 灌溉渠系规划设计中应对量水测站进行全面规划，统一布设。量水测站应渠床稳定，具有规则的横 断面，沿渠道的宽度、深度和底坡相同的地段，且在壅水变动影响范围以外。渠坡上的草木均应清除， 不得有影响水流的天然建筑物。 4.2 水源测站河道引水灌区应在河道设置水源测站，观测水源流量和水位。 4.3 渠首测站应设在引水渠进水口以下水流平稳渠段。观测从水源引入流量及水位，指导渠系的配 水工作。 4.4 配水测站应设在枢纽处配水渠渠首水流平稳渠段。观测从上一级渠道配得的水量及渠道的输水 损失。 配水测站可根据渠系实际情况设置若干级， 如干渠配水测站、 分干渠配水测站、 支渠配水测站等。 4.5 分水测站 应设在斗渠或者农渠渠首水流平稳渠段。 观测从配水渠分得的水量及渠道的输水损失。 其观测数据可作为向用水户征收水费的计量依据。 4.6 平衡测站应设在渠首引水口下游河段、各级灌溉渠道的末端及排水渠道枢纽处。观测水源的下 泄水量及灌区的退泄弃水量，为渠系水量平衡分析提供数据。 4.7 专用测站观测、研究渠道的输水损失、渠床糙率等专门资料设。 5 流速仪测流 流速仪测流 5.1 一般规定 5.1.1 根据流量测量目的，可选用精测法、常测法或者简测法。选用上述方法测流时，对所选方法宜 进行精度分析,分析方法见附录 C。 5.1.2 用流速仪测流法应率定水工建筑物量水流量系数、 断面水位流量关系曲线、 渠道水利用系数等。 GB 4 5.1.3 采用流速仪测流时应符合下列条件 a 测流断面内大多数测点的流速不超过流速仪的测速范围； b 垂线处水深不小于流速仪用一点法测速的必要深度； c 水中漂浮物不致影响流速仪正常运转； d 在一次测流时段内水位平稳，水位涨落差不应大于平均水深的2％。 5.1.4 测流渠段及断面应满足下列条件 a 测流渠段平直，比降规则、水流均匀； b 测流渠段的纵横断面比较规则、稳定； c 测流断面的设置与水流方向垂直； d 测流断面水位不受下游闸门操纵的影响，附近没有影响水流的建筑物（如桥梁、泵站和树木杂 草等），测流断面在建筑物下游时，应不受建筑物泄出水流不稳定的影响。 对于不规则的土渠测流时,应将测流渠段衬砌成规则的标准段（如梯形断面等）。 5.2 测线布设测线布设 5.2.1 测流断面上测深、测速垂线的数目和位置，应满足过水断面和部分平均流速测量精度的要求。 5.2.2在比较规则整齐的渠床断面上，任意两条测深垂线的间距，应不大于渠宽的1/5；在形状不规则的 断面上， 其间距不大于渠宽的1/20。 测深垂线应分布均匀， 能控制渠床变化的主要转折点， 渠岸坡脚处、 最大水深点、渠底起伏转折点等都应设置测深垂线。 5.2.3 主流摆动剧烈或渠床不稳的测站，垂线宜加密布置，垂线位置应优先分布在主流上。垂线较少 时，应避开水流不平稳和紊动大的岸边或回流区附近。 5.2.4 规则的灌溉渠道断面上,测深垂线与测速垂线可合并设置。 5.2.5 垂线可等距离或不等距离地布设。若过水断面对称，水流对称，则垂线应对称布设。平整断面 上测线布设标准见表1。 表1 平整断面上不同水面宽的垂线布设 渠别 水面宽（m） 测线间距（m）测线数目 总干、干渠 20～50 2.0～5.0 10～20 分干、支渠 5～20 1.0～2.5 5～8 分支、斗渠1.5～50.25～0.63～7 5.3 断面测量 5.3.1 测线间距测量 5.3.1.1 在测桥上测流时测线间距应在布置测线时设置固定标志，其间距应事先测出，测流时测量水 边宽度。 5.3.1.2 缆道测流时，测线间距由循环索控制，水文绞车计数器的读数与循环索的行进距离之间的对 应关系应率定准确。 5.3.1.3 测线间距测量允许误差为0.01m。 5.3.2 水深测量 5.3.2.1 用悬索测深时，偏角不应大于10。 5.3.2.2 用测秆、水尺测深时都应保持测秆垂直状态，直接读数，有壅水现象时，应修正壅水影响的 水深误差。 5.3.2.3 在衬砌的标准测流断面上，水流稳定时，设置固定水尺，应用水准仪测出水尺零点与各测线 处渠底的高差，求得每条测线处的实际水深值 HjhΔhj 1 式中 Hj第j条垂线处的实际水深（m ）； GB 5 h水尺读数（m ）； Δhj第j条垂线处渠底与水尺零点的高差（m ）。 5.3.2.4 水深测量允许误差为0.01m。 5.4 流速测量 5.4.1 流速测点的布设 5.4.1.1 流速测点的分布应符合下列规定 a 测水面流速时,应使流速仪转子在水面以下5cm左右处施测，不露仪器的旋转部件和不发生刮蹭 为准； b 测渠底流速时，流速仪旋转部件的边缘应离开渠底2～5cm； c 垂线上相邻两测点的间距，不宜小于流速仪旋桨或旋杯的直径； 5.4.1.2 流速测量方法可采用一点法、二点法、三点法和五点法，其测点位置应符合表2的规定。 表2 垂线流速测点的分布位置 5.4.2 测速方法 测点数 相对水深位置 一点 0.6 二点 0.2、0.8 三点 0.2、0.6、0.8 五点 0.0、0.2、0.6、0.8、1.0 注相对水深为仪器入水深度与垂线水深之比 5.4.2.1 单个测点的测速历时，不宜少于 100s，当流速变率较大或垂线上测点较多时，可采用 60100s。 5.4.2.2 流速仪应保持平行于水流流向状态，仪器转轴中心或轭架中心偏离测点的偏距不应超过水深 的1/20。 5.4.2.3 垂线平均流速的测算方法 a 一点法测点设在0.6相对水深处。垂线平均流速可按下式计算 VmV0.6 （2） b 二点法测速点设在0.2及0.8相对水深处，垂线平均流速可按下式计算 2 8 . 02 . 0VV m V （3） c 三点法测速点设在水面下0.2、0.6、0.8相对水深处，垂线平均流速可按下式计算 3 8 . 06 . 02 . 0VVV m V （4） 或 4 28 . 06 . 02 . 0VVV m V （5） d 五点法测点设在0.0（水面）、0.2、0.6、0.8、1.0（渠底）相对水深处,垂线平均流速可按 下式计算 10 2330 . 18 . 06 . 02 . 00 . 0VVVVV m V （6） 式中 Vm垂线平均流速（m/s）； V0.0 、V0.2、V0.6、V0.8、V1.0 --分别为0.0（水面）、0.2、0.6、0.8、1.0（渠底）相对水深处的测点 流速（m/s）。 GB 6 5.4.2.4 测速方法应根据垂线水深来确定。不同垂线水深的测速方法应符合表3的规定。 表3 不同水深的测速方法 垂线水深（m） ＞3.0 1.0～3.0 0.8～1.0 ＜0.8 总干、干、 分干渠 测速方法 五点法 三点法 二点法 一点法 垂线水深（m） ＞1.5 0.5～1.5 0.3～0.5 ＜0.3 支、斗、 农渠 测速方法 五点法 三点法 二点法 一点法 5.5 断面流量计算断面流量计算 5.5.1 测点流速可按下式计算 VkN/t