河道（明渠）型流量自动监测站测流方案

目前河道（明渠）流量测量的方法有：①流速面积法；②超声波时差法; ③侧视式声学多普勒流速剖面仪法（水平式ADCP或H-ADCP）；④走航式声学多普勒流速剖面仪法（也称走航式ADCP）；⑤水工建筑物测流法；⑥堰槽法；⑦比降面积法。

超声波时差法和侧视式声学多普勒流速剖面仪法两种测流方法可实现在线自动测流。两种测流方法相比，声学多普勒流速剖面仪法安装容易，投资小；时差法安装复杂，投资高，但精度和稳定性高。水工建筑物测流法和比降面积法在精度不高的要求下可以作为在线测流，堰槽法精度较高，但只能适用于较小的流量测验。其他方法不适用于在线自动测流。

（1）流速面积法

流速面积法是江河最常用的流量测验方法，其测验精度较高，但测验历时长，测验工作量大，需要渡河设施设备。难以实现实时在线监测。

（2）超声波时差法

超声波时差法测量流速适用于较稳定、有一定水深的断面，另外须借用断面面积（另用人工方法测量）和用流速仪等标准测流设备标定流量系数后，才能保证精度。

该仪器的最大特点是可做到在线连续测量，缺点是在断面较宽、水浅和含沙量较高的条件下无法使用。另外，由于换能器安装在河的两岸，增加了工程量和投资。

（3）侧视式声学多普勒流速剖面仪法

侧视式声学多普勒流速剖面仪法(H-ADCP)具有安装容易、操作简便、不易受生物附着影响、价格低等优点，但不适宜在大跨度河道以及含沙量较大、水深较浅的河床，仍需要借用断面计算流量。

根据预先建立的数学模型得到断面平均流速，再根据借用的河道过流面积计算出流量值。流量精度主要取决于借用断面面积的精度、建立数学模型的精度或率定的精度。

（4）走航式声学多普勒流速剖面仪法

走航式声学多普勒流速剖面仪法（ADP或ADCP）是一种需渡河载体（如小船、缆道）的测流方法，在渡河的同时实现流量测验。因为它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速和流量，适用面宽且精度高，适用于大江大河的流量监测。走航式声学多普勒水流剖面仪测量精度较高，使用方便，但需要人工携带操作，无法做到在线测量。

（5）水工建筑物测流法

该方法是根据闸门上下游水位及闸门开度，通过经验公式计算出闸门过水流量。其优点是只要准确地测量出上下游水位及闸门开度，即可换算出过闸流量，不足之处是需人工进行标定，需建立经验公式的相关系数。

水工建筑物测流法是一种最常用的方法，能达到实时监测的需要，但由于受水工建筑物的结构、闸门形状和下游出水流态等多种因素影响，流量系数需要通过人工测量来确定，测量精度不太高。不过，由于测量简单并可连续工作，水工建筑物测量法目前仍不失为一种较实际又可行的方法。

（6）堰槽法

采用专门制造的测流堰槽或现场制作的测流堰槽，根据过堰水流的水位，通过水力学公式可计算出通过堰槽的流量。

（7）比降面积法

通过选取符合一定标准的河道或人工整治河道，得到比降稳定、河道顺直的河段，测量河段上下游的水位，计算到河道比降，采用借用或实测断面，利用水力学公式计算得到河段通过的流量。

管道型取水流量自动监测站测流方案

目前管道流量测量的方式有：①声学时差法管道流量计；②声学多普勒管道流量计； ③电磁管道流量计；④冷水水表以及电子远传水表；⑤涡街流量计；⑥由泵站机组特性曲线推算流量。

根据水资源监控所涉及取水口的特点，对于取水口管径大于300mm的取水口，宜采用电磁流量计或声学时差法管道流量计、声学多普勒管道流量计，对于管径小于300mm的取水口，宜采用电子远传水表。

（1）声学时差法管道流量计

声学时差法管道流量计可测量满管水流的某一个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两部分，用专用电缆连接。

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/T 3063 规定。

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。

声学时差法管道流量计应具有以下基本功能：

①自动（定时）测量管道内一个或几个声束上的平均流速；②自动按已率定的计算公式计算出流量；③自动计算出累积水量；④显示流速、流量、累积水量；⑤应有抗电磁干扰的能力。

声学时差法管道流量计可具有以下功能：

①自动记录测得的流速、流量、累积水量；②具有标准通信接口，可以输出测得数据；③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。

声学时差法管道流量计应满足以下技术要求：

①应能适应含沙量不大于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，一般应用1.5级和2.5级。

（2）声学多普勒管道流量计

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。

声学多普勒管道流量计应具有以下基本功能：

①自动（定时）测量管道内一个或几个声束上的平均流速；②自动按已率定的计算公式计算出流量；③自动计算出累积水量；④显示流速、流量、累积水量；⑤应有抗电磁干扰的能力 。

声学多普勒管道流量计可具有以下功能：

①能自动记录测得的流速、流量、累积水量；②具有标准通信接口，可以输出测得数据；③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。

声学多普勒管道流量计应满足以下技术要求：

①适用含沙量的下限不大于0.06kg/m3；②流量测量准确度等级分为1.5、2.0、2.5三级。

（3）电磁管道流量计

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。

电磁管道流量计应具有以下基本功能：

①能自动测量管道内的平均流速，并转换成流量；②能自动计算累积水量；③能显示平均流速、流量、累积水量；④应有抗电磁干扰的能力。

电磁管道流量计可具有以下功能：

①能自动记录测得的平均流速、流量、累积水量；②具有标准通信接口，可以输出测得数据；③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。

电磁管道流量计应符合以下技术要求：

①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%；②流量测量准确度等级分为0.2、0.5、1.0、1.5、2.5五级，一般应用1.5级、2.5级。

（4）冷水水表及电子远传水表

冷水水表以及电子远传水表应符合以下规定：

冷水水表用于管道常温水流量计量，水温应小于30℃。

普通的冷水水表的读数显示水的体积流量总量（m3），此读数可以是模拟式（指针或圆形标尺），也可以是数字式（机械数字）。这些读数显示只能用人工判读。

在冷水水表（基表）的基础上，增加水流量信号的机电转换单元和信号处理单元，构成电子远传水表。电子远传水表应具有数据存储与信息存储、信号远传传输等功能，用于水量自动监测。

冷水水表应具有以下功能：

①能方便地接入各种常用管道内；②能读出累积水量。

冷水水表应满足以下技术要求：

① 流量计量最大允许误差，流量测量范围的低端为±5%，流量测量范围的其余部分为±2%。流量测量范围应符合GB/T 778.1的规定。② 用于原水计量时，应能适应可能的含沙量。③有外壳防护等级要求。④ 有适用水质的要求。

电子远传水表应满足以下技术要求：

① 符合冷水水表的技术要求；② 具有抗电磁干扰的规定；③ 能保证在停电、强磁场等情况下，仍能自动计量水量；④ 保证已记录数据不会丢失；⑤ 低功耗，可采用间歇式供电工作方式；⑥ 传输规约符合水资源相关标准规范。

地表水、地下水水位自动监测站测量方案

（1）浮子式水位计

浮子式水位计为目前国内水利部门大量使用的成熟产品，可用于测量天然水体水位的变化，适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸、地下水、大坝测压管及多种水工建筑物处的水位测量。

以浮子感应水位，轴角编码器编码的机械式有线遥测水位计的工作原理是：在测站水位计井台的测井中，安装一个浮子，作为水位传感组件。当水位变化时，浮子灵敏地对应水位作相应的涨落运动，同时把此水位直线运动借助悬索传递给水位轮，使水位轮产生圆周运动，并将直线位移量准确地转换为相应的数字量。

（2）压力式水位计

压力式水位计测量精度高，无需建井，只需铺设一根电缆到河底即可测量水位。地下水位测量也大量使用压力式水位计，它可以方便地测量深井的水位。使用时要注意定时率定。

（3）超声波水位计

超声波水位计也可以没有水井，它的优点是用一根杆子支在水面上即可测量水位，价格比较便宜，当气温变化的时候会造成水位测量的误差。

（4）雷达水位计

雷达水位计的安装方式和超声波水位计一样，用一根杆子支在水面上即可测量水位，它的优点是测量精度高、性能稳定，但价格较贵。雷达式水位计采用非接触式测量方法，它的探头集发射器和接收器为一体，探头天线以波束的形式发射6.3G或26GHz的电磁波信号，被测介质反射回来的回波被天线接收，电子部分通过分析、计算雷达脉冲从发射到接收的运行时间给出探头到介质表面的距离，输出相应的模拟信号或数字信号。

在以上几种测量方案中，浮子式水位计、压力式水位计、雷达水位计均能满足水位测量规范的精度要求，超声波水位计精度略偏低，一般只在其他水位计无法安装的环境中选用。浮子式水位计稳定可靠，但必须在建有测井的条件下使用，相对其他几种水位计而言性价比较好。建议对地表水尽可能采用浮子式水位计，不适宜采用浮子式水位计测量的采用其他几类水位计。地下水井直径和测深有条件的可用浮子式水位计，没有条件的采用压力式水位计。