胡鶴鳴 計量流動的水資源

水資源精準(zhǔn)計量的工作都包括哪些？?

水資源精準(zhǔn)計量，就是更準(zhǔn)確地測量各種大型輸水流道中的流速流量等數(shù)據(jù)。目前一個典型的例子就是南水北調(diào)工程中水量的計量：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)，以便評價水輪機(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量范疇。

為何開始這方面工作？

傳統(tǒng)水文行業(yè)中，河道水流量的測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)常有幾千萬，1%的偏差就是一個很大的數(shù)額了。影響現(xiàn)場數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的因素很多，稍不注意就會導(dǎo)致不確定度增加。像南水北調(diào)工程中，有時會出現(xiàn)供水、輸水、用水三方各自測得的流量數(shù)據(jù)有差異，甚至差異很大的情況，這就需要計量部門提供一個權(quán)威、公正的數(shù)據(jù)。

通過哪些具體的方式來改善測量數(shù)據(jù)的不確定度？

從國家計量院工作的角度講，對于現(xiàn)場的計量需求主要解決測量儀器的標(biāo)定問題——說通俗點就是確認(rèn)這個流量表準(zhǔn)不準(zhǔn);而在實際測量工作中，儀表只是影響不確定度的因素之一，比如即使這個表本身很準(zhǔn)但安裝不合理，仍然會帶來很大的不確定度。因此現(xiàn)在我們把儀表的標(biāo)定、現(xiàn)場條件、儀表安裝情況、溫度壓力雜質(zhì)的影響都考慮進(jìn)來，還有基于歷史數(shù)據(jù)分析看長期的穩(wěn)定性等。從整體工程計量的思路來改善不確定度，對我們來說也算是一種新的探索。我們在這個領(lǐng)域的第一個課題是解決三峽水輪機(jī)直徑12.4m的鋼管中水流量計量問題，從影響不確定度最主要的因素入手，通過模型實驗、現(xiàn)場測試、仿真分析等手段對測量結(jié)果進(jìn)行了修正，有效改善了其流量測量的不確定度。近年來，我們在改善測量數(shù)據(jù)不確定度方面做出了一定的成績，這些在新出版的國家標(biāo)準(zhǔn)中也有所體現(xiàn)。

所以您的工作并不算單純的技術(shù)創(chuàng)新？

可以這么說。我們的思路是“依托于實驗室流速流量裝置，向現(xiàn)場拓展，優(yōu)化現(xiàn)場測流數(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“各方對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的需求”這個終極目標(biāo)。

胡鶴鳴， 清華大學(xué)水利水電工程系博士，中國計量科學(xué)研究院副研究員，主要從事水資源精準(zhǔn)計量方法研究。