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数字灌区量测水需求

灌区信息采集由三部分组成，分别为灌区测量对象部分、各类 传感器部分、灌区数据采集部分。根据灌区信息采集的需要，数据 采集终端由数据采集子系统、数据预处理子系统和后备电源子系统 构成，实现对现场数据的实时采集、处理、存储及保护。数据采集 子系统由模拟量输入模块、数字量输入模块组成，实现现场数据的 实时采集。数据预处理子系统是一包含数据采集控制、数据预处理、 数据存储保护、数据通讯控制等模块的单片机应用系统，在数据采 集终端允许的条件下，对采集到的数据做适当的运算处理，并对其 进行可靠保护，为数据通讯做好准备。
用水量、排（退）水量、地下水开采量、水质等监测要素。
2)灌区工程信息。包括泵站、闸门、水电站等水利工程运行的闸位； 闸门、泵站、工程机械启动停止信息；管道内压力等信息。 3）灌区远程监控信息。对河流断面、水源地、渠道、涵闸和取排
（退）水口等重要对象，实施远距离的视频监视信息；采用手工、
半自动和自动等手段对重要闸门、水泵实施控制运行后的反馈信息。
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灌区量测水基本要求和方法 数字灌区量测水需求

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灌区信息传输技术用于灌区数据通信网络的建设。根据灌区信 息化及“数字灌区”对通信网功能的要求，建立通信网时采用有线 与无线相结合的方式进行。有线网采用专网与公网相结合的方式建 立，无线网采用GSM（SMS/GPRS）、CDMA、超短波、卫星、 扩频微波等方式建立。
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电磁流量计、声学流量计、流速仪流量计等属于流速面积法测量方法。 部分水表属于体积法流量测量方法。文德利管、涡街、孔板流量计也需要 测量流速，但并不直接测得流速。
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灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水方法分类
水位测量方法
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人工测量水位仍是必须存在的方法，观读水尺得到水位，并校核自动 测量的水位仪器。水位测针等水位计也需要人工操作。 自动测量水位是主要方法，各种水位计都可以长期自动测量水位。
选配：水文电动绞车、测流铅鱼、缆道采样器、缆道超声波测深仪、 夜间照明图象监控装置等
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流速面积法流量测量 流速面积法

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流速仪面积法需要用点流速仪测量断面上较多个点流速，推算 断面流速分布。使用最多的是转子式流速仪，即旋浆或旋杯式流速 仪。也可以使用电磁点流速仪、多普勒点流速仪。
第一部分 灌区量测水基本要求和方法
第二部分 流速面积法的流量测量技术
第三部分 水位流量关系的流量测量技术
第四部分 灌区量测水信息化系统建设要点
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第一部分 灌区量测水基本要求 和方法
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“数字灌区”的建设是汇集了多种学科的多种技术，也是一个 技术高度集成的信息化系统，“数字灌区”主要由信息的采集、传 输、存储、分析处理、信息表示五部分组成。
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第二部分 流速面积法的流量测 量技术及装备
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流速面积法流量测量 流速面积法

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流速面积法是通过实测断面上的流速和过水断面面积来推求流 量的一种方法，此法应用最为广泛。根据测定流速的方法不同，流 速面积法又分为测量断面上各点流速的流速面积法、测量表面流速 的流速面积法、测量剖面流速的流速面积法、测量整个断面平均流 速的流速面积法。 其中最常用的是应用转子式流速仪测量断面上多条测流垂线上 多点流速，求得各垂线间部分断面平均流速，再根据部分断面面积 求得部分流量，从而得到全断面流量。这种方法是目前河流渠道最 准确的流量测量方法。常直接被称为流速仪面积法（简称流速仪 法）。
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灌区量测水基本要求和方法 灌区信息监测范围

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灌区量测水主要监测要素包括流量、总水量、水位、水质、降 水量、土壤墒情等信息。不同应用场合的流量监测方法不同。明渠 中的流量监测是间接测量，不能直接测得流量，而是要测量水位、 水深、断面起点距、流速等多个要素，然后用数学模型计算得到流 量。因而流速、水位、水深、起点距成为直接的水资源监测要素。
等水利工程运行的闸位；闸门、泵站、工程机械启动停止信息；管
道内压力等信息。为了灌区取用水量及水资源管理调度，需要远程 监控量测水信息。 灌区量测水监测的主要要素是流量、水位，以及一些水利工程
的运行参数。流量测量可以分为河流、渠道、管道、地下水开采流
量测量。
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灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水监测与控制要素
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管理系统技术规范》的规定。
灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水方法分类
明渠流量监测方法
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明渠流量测验方法和常用水文测验方法相同，分为流速面积法、水力 学法、示踪剂法和容积法。 流速面积法可以分为：1）测量点流速的流速面积法；2）测量剖面流 速的流速面积法；3）测量表面流速的流速面积法。 水力学法分为：1）堰槽法测流；2）水工建筑物测流；3）比降法测
中，流速仪法的测量成果被认为是最准确的，可以作为其它测流方
法的标准。
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灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水基本技术要求
灌区取用水监测仪器设备使用环境要求
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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% 。
线平均流速。
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灌区取用水监测水位、流速、流量的方法与水文测验、管道流 量测量方法基本相同。在明渠中监测时，量测水监测的要求可能比 一般水文测验高一些，在管道流量测验中，二者要求基本一致。 对仪器设备的测量准确性要求：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。 上述要求中，明渠流量测量误差要求较高。在《流量测验规范》
可靠性要求中的平均无故障工作时间、可靠度要求和水文仪器相同，
选择的等级数据要求是水文仪器中较高的要求。但水资源监测仪器具有很 多类别，有些仪器设备可能达不到上述可靠性要求。

其它技术要求 灌区量测水监控设备应具有一定的防雷抗干扰的性能。避雷措施基本
要求应符合GB50057《建筑物防雷设计规范》和SL61《灌区量测水信息

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灌区量测水监测中的管道流量和部分渠道流量测量准确度要求 可能高于河流流量测验要求。地下水开采流量也应用明渠和管道流 量测量方法监测，能达到相应的准确度要求。为了达到较高的灌区 量测水流量监测准确度要求，对有些监测要素可能提出较高的准确 度要求，如要求水位监测达到毫米级精度。对一些监测控制信息，
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灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水基本技术要求
灌区量测水监控设备可靠性要求
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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MTBF应大于40000h。 3)用可靠度来衡量间歇使用设备的可靠性，其可靠度R（1000）应大 于0.95。
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流速面积法流量测量 旋杯、旋桨式流速仪
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流速面积法流量测量 EKL-3型全自动缆道测流系统装置
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水文缆道测流控制台（含缆道测距定位仪、 缆道流速测算仪、交 流变频调控装置） 水面、河底、流速综合信号源，计算机及全自动系统处理软件等
组成
量测水监测站
信息传递遥 测通信网 接收处理 中心站
可由网络与其他系统 进行信息交换
灌区量测水自动监测站是“一种能自动进行观测和发送或记录灌区用水观测数据 的仪器。如果需要，可直接地或在中心站编发灌区量测水水情报告，也可按业务需 求编制各类灌区水管理报表。”
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灌区量测水基本要求和方法
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灌区量测水基本要求和方法 灌区量测水监测与控制要素

南京水利水文 自动化研究所灌区量测水监测信息还包括取水量、用水量、排（退）水量、 地下水开采量等监测监控要素，实际上也可以归为上述各类要素监 测，只是应用场合不同，还包括了压力暗涵及城市、工业的明渠管 道输水测量。

灌区量测水监测要素包括水利工程信息，如泵站、闸门、水库

测量表面流速的流速面积法有水面浮标测流法（简称浮标法）、 电波流速仪法，这种方法是先测量水面流速，再推算断面流速。

测量剖面流速的流速面积法有声学时差法、声学多普勒剖面流
速仪法、电磁流速仪法等。由于旋浆流速仪基本只感应其轴向流速 分量，使旋浆流速仪在一定深度均速跨越断面，可以测得这一水层 的平均流速。同样，如果旋浆流速仪沿垂线均速升降，可以测得垂
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灌区量测水基本要求和方法 灌区信息监测范围

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《大型灌区信息化建设技术指南》中按照灌区数据更新的频度 及时限长短分为灌区的基本信息、实时数据、多媒体数据、超文本 数据和灌区空间基础数据等五类灌区信息。

为了灌区的管理需要而监测的量测水信息则包括以下三部分： 1)灌区水资源信息。包括降水量、蒸发量、水位、流量、取水量、
应有较高的准确度和可靠性要求。
灌区量测水监测与水资源管理系统需要传输有关图像，以监视 现场。对需要控制运行的泵站、闸门等设施，需要保证能可靠控制 其运行，并不断监测其工作状况。