DB64_T1897-2023寒冷地区末级渠系测控一体化闸门工程技术标准.pdf
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1、 ICS 93.160 CCS P 55 DB64 宁夏回族自治区地方标准 DB 64/18972023 寒冷地区末级渠系测控闸门工程 技术规范 Technical specification for cold area final canal system measurement and control gate engineering 2023-03-24 发布 2023-06-24 实施 宁夏回族自治区市场监督管理厅 发 布 目 次 前 言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总则.3 4.1 基本要求.3 4.2 环境要求.3 5 基本资料.4 5.1
2、 自然资料.4 5.2 工程资料.4 5.3 运行管理资料.5 6 工程规模与布局.5 6.1 一般规定.5 6.2 灌区规模.5 6.3 测控闸门布置.6 7 测控设备分类与选型.6 7.1 设备命名.6 7.2 设备选型.6 8 设备技术要求.6 8.1 材质.6 8.2 测流技术.7 8.3 测量精度.7 8.4 控制系统.7 8.5 通信系统.8 8.6 软件系统.8 8.7 供电系统.8 9 工程施工.8 9.1 土建施工.8 9.2 设备安装.9 9.3 闸门及闸框安装.9 9.4 测箱安装.10 9.5 控制装置安装.11 9.6 供电系统安装.11 10 检测调试与验收.11
3、10.1 土建工程检测.11 10.2 设备调试.11 10.3 验收.12 11 安全防护.12 11.1 设施安全.12 11.2 运行安全.12 11.3 数据安全.12 12 运行与维护.12 12.1 运行.13 12.2 维护.13 12.3 安全管理.14 附录 A(规范性)闸门及测箱主要零部件材料清单.15 附录 B(资料性)典型灌区气象平均值.16 附录 C(资料性)灌区环境基本情况.17 附录 D(资料性)三元乙丙橡胶理化性能.18 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。
4、本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由宁夏回族自治区农业农村厅提出、归口并实施。本文件起草单位:宁夏回族自治区水利科学研究院、宁夏回族自治区农田水利建设与开发整治中心、宁夏大学、宁夏夏禹节水科技有限公司、宁夏红寺堡扬水管理处、北京联创思源测控技术有限公司。本文件主要起草人:陆立国、鲍子云、朱洁、王永平、谢勇、杨郁挺、杨志、张国军、侯峥、田军仓、周志轩、伏海中、蒋佳莉、马道坤、武慧芳、张玉忠、邓晓雷、杨月菊、刘燕茹。寒冷地区末级渠系测控闸门工程技术规范 1 范围 本文件规定了寒冷地区末级渠系测控闸门工程设计、建设与管理中对基本资料、工程规模与布局、测控设备分类与选型、设备技术要求、施工、
5、检测调试与验收、安全防护、运行与维护等方面的要求。本文件适用于寒冷地区末级渠系测控闸门工程的设计、建设与应用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 983 不锈钢焊条 GB/T 1220 不锈钢棒 GB/T 3190 变形铝及铝合金化学成分 GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T 3669 铝及铝合金焊条 GB/T 3880.1 一般工业用铝及铝合金板、带材 第1部分:一般要求 GB/T 4237 不锈钢热轧
6、钢板和钢带 GB/T 20878 不锈钢和耐热钢牌名及化学成分 GB/T 21303 灌溉渠道系统量水规范 GB/T 22473 储能用铅酸蓄电池 GB 31241 便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求 SZY 206 水资源监测数据传输规约 JB/T 11137 锂离子蓄电池总成通用要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 寒冷地区 cold area 最冷月平均温度在-10 0,日平均温度5 的天数为 90 d145 d的地区。3.2 末级渠系 the last-level channel 灌区干渠直开口以下的支、斗、农级田间灌溉渠道工程。3.3 测控闸门 meas
7、urement and control integrated gate 集闸门、启闭装置、测流装置、控制装置、供电装置于一体,具有闸门启闭、流量计量和远程控制的闸门一体化控制系统,主要由测箱、闸门及门框、供电模块、控制模块、通信模块等组成。3.4 “双控”闸门 dual-control gate 同时具有量测流量和控制闸门开度状态两种功能的测控闸门设备。3.5 “单控”闸门 single control gate 具有控制闸门开度状态一种功能的控制性闸门设备。3.6 一体式闸门 integral gate 将测箱与闸框集成为一体安装使用的测控闸门设备。3.7 分体式闸门 split gate
8、将测箱与闸框分开安装使用的测控闸门设备。3.8 堰槽式闸门 slot gate 又称翻斗式槽闸,其翻斗在控制转动过程中,通过自动量测上下游水位,依据堰流原理,在自由流或者淹没流条件下,计算出通过翻斗槽闸的流量。3.9 测箱 measuring box 利用超声波阵列或电磁流量计技术,结合液位信息,实现量测过闸流量的箱式设备。3.10 前置式测箱 front box 在取水口进水侧,将测箱通过连接法兰或其他连接方式安装在闸门框前端的测箱布置形式。3.11 后置式测箱 back-mounted measuring box 在取水口出水侧,将测箱通过连接法兰或其他连接方式安装在渠道水流平稳附近处的测
9、箱布置形式。3.12 超声波时差法 ultrasonic time difference method 利用超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波,通过测量超声波在水介质中的顺流和逆流传播时间差,确定测量流体的平均流速,利用平均流速和过流断面面积计算流量的一种测量方法。3.13 电磁流量计法 electromagnetic flowmeter method 利用电磁传感器产生磁场,通过电极测量导电流体运动时产生的感应电动势,确定测量流体的平均流速,利用平均流速和过流断面面积计算流量的一种测量方法。3.14 上下游水位计法 upstream and downstream water level
10、 gauge method 利用水位计量设备,通过量测闸前水位、闸后水位和闸门开启高度计算流量的一种测量方法。3.15 安装墙 mounting wall 安装固定测控闸门闸框的混凝土垂直墙,可以是新浇筑的混凝土墙,也可以利用原取水口建筑物的胸墙。3.16 三元乙丙橡胶 ethylene propylene diene monomer 乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物,是乙丙橡胶的主要品种,具有耐老化、电绝缘性能和耐臭氧性特性。3.17 SCADA 远程控制 supervisory control and data acqui sition system remote control 以计
11、算机为基础的数据采集与监视控制的自动化系统。4 总则 4.1 基本要求 4.1.1 测控闸门工程需结合区域特点,适应当地灌溉管理水平、经济发展水平、水利现代化发展要求,达到工程设计合理、设备选型科学、设施运行可靠、便于维护和管理、满足工程使用年限。4.1.2 测控闸门工程应着重以水资源高效利用为目的,提高量测水精度,实现灌溉管理自动化和信息化。4.1.3 测控闸门工程应与自治区水利、节水、区域农业发展等规划相协调,与各市县相关规划相适应。4.1.4 测控闸门工程应本着工程所在区域灌区的灌溉条件具备、灌溉工程完好、运行管理良好、集中连片的原则统一规划、统一建设。4.1.5 测控闸门工程应由有资质
12、的设计单位和施工单位具体实施;工程设计应根据工程所在地工程地质条件、水文地质条件、相关技术资料和运行管理水平,因地制宜进行设计。4.1.6 应合理确定测控闸门设备性能和技术指标,采用技术成熟、可靠、便于维护、经济适用的设备,确保田间供水的均衡合理性。4.1.7 基层用水管理组织或服务公司负责支渠及支渠以下测控闸门的控制与管理,根据配水计划、用水需求适时灌溉。4.2 环境要求 4.2.1 安装环境 测控闸门工程规划、设计、建设中应高度重视寒冷地区和多泥沙水介质的问题。4.2.2 温度 测控闸门的控制、供电等设施设备所用的材料、电子元器件等适应的工作环境温度应为-30 60,运行期温度应为-10
13、60。4.2.3 泥沙 测控闸门设计、采购和运行管理中应充分考虑黄河水泥沙对测量精度和设备稳定运行产生的不利影响。4.2.4 防冰冻 测控闸门与相关建筑物设计时应充分考虑季节性冻土地区冻胀带来的不利影响。4.2.5 抗老化 测控闸门设计时止水材料、电缆、密封材料、电子元器件等外漏设施应考虑抗老化性能。4.2.6 耐腐蚀 测控闸门设计时应考虑金属部位的耐腐蚀性能。4.2.7 防风沙 测控闸门设计、施工、运行与维护应考虑风沙天气带来的不利影响。4.2.8 防雨防雷电 测控闸门安装在野外空旷地带,设计时应考虑防雨防雷电要求,避免雨水进入控制箱损坏电子设施,同时考虑设施设备的防雷电要求。4.2.9 野
14、外防护 测控闸门主要为野外安装,在运行维护中应考虑人为损坏、落尘落雪、树枝等杂物带来的不利影响。4.2.10 其他参考指标 灌区气象、黄河水泥沙含量等环境指标参见附录 B 和附录 C。5 基本资料 5.1 自然资料 5.1.1 收集工程所在区域的地理位置资料。5.1.2 收集工程所在区域的多年平均及极值气象资料,包括气温、降水、蒸发、湿度、干旱指数、日照时间、最大冻深、平均风速等。5.2 工程资料 5.2.1 工程现状资料 5.2.1.1 收集拟安装测控闸门所属渠道和建筑物的位置、流量、水位、水深、流速等水力要素的设计值和实际值。5.2.1.2 收集拟安装测控闸门所属渠道和建筑物的断面形式、几
15、何尺寸、衬砌结构、改造状况、完好程度等相关参数。5.2.1.3 查明拟安装测控闸门所属渠道和建筑物泥沙淤积情况,包括淤积部位、厚度、时段、范围等,并对泥沙淤积是否影响计量和控制作出评价。5.2.1.4 调查现状漂浮物、杂物等对测控闸门有影响的突出问题,以及相关干渠直开口的基本情况。5.2.2 灌溉方式及灌溉制度资料 收集拟安装测控闸门所控制的灌溉面积、种植结构、灌溉定额、灌水方式、灌水时间等资料。5.3 运行管理资料 5.3.1 收集工程所在灌域田间工程的用水量、用水指标、实际量水单元、配水方式、计量方式、单方水价、亩均水价、收缴方式等资料。5.3.2 收集田间工程运行维护机构、人员、维修养护
16、经费等资料。5.3.3 收集与骨干工程的供用水关系和与用水户之间的服务关系等资料。6 工程规模与布局 6.1 一般规定 6.1.1 末级渠系测控闸门包括田间斗渠、农渠进水口和支渠、斗渠节制闸与分水闸。6.1.2 对灌区现有灌溉面积调查、分析、确定的基础上,应综合考虑灌区相关规划和未来发展。6.1.3 满足现代化灌区对末级渠系量测水和提高灌溉服务水平的要求。6.1.4 在条件允许的情况下应优化测控闸门数量和选型。6.1.5 通过复核设计流量合理选择测控闸门规格和型式,避免小流量安装大闸门。6.1.6 当田间支渠节制闸、斗渠进水口分布较近且有优化布置的条件时,尽可能通过建设联合建筑物优化测控闸门的
17、位置。6.2 灌区规模 6.2.1 总灌溉面积确定 项目区总灌溉面积应按照以下因素综合考虑后合理确定:a)近三年实际灌溉面积或水费收缴面积;b)相关审批规划确定的面积;c)近二年卫星影像遥感面积;d)每条支渠和斗渠的灌溉面积除满足上述要求外,还应对规模较大的田间渠道的灌溉面积进行现场复核。6.2.2 灌溉设计要求 6.2.2.1 灌溉设计保证率按照地面灌溉 75%、高效节水灌溉 85%的标准设计。6.2.2.2 灌溉定额在调研的基础上参照宁夏农业用水定额合理确定。6.2.2.3 设计流量复核应考虑灌溉方式、近三年平均用水量、种植结构调整和作物倒茬、投资的经济性和运行维护的便利性、农业综合水价改
18、革推进情况等。6.3 测控闸门布置 6.3.1 有利于工程改造、建设和运维,并突出经济合理性。6.3.2 应布置在水流平稳和泥沙淤积小的段落,避免漩涡和回流。6.3.3 应考虑水流流态、泥沙、漂浮物、冬季结冰、安全防护、外界电子干扰等问题。6.3.4 应考虑辅助设施的合理布局和周边环境影响。6.3.5 测控闸门的关联建筑物包括上游渠道与进水口连接段、进口翼墙、安装墙、洞身及出口翼墙、下游渠道连接段。7 测控设备分类与选型 7.1 设备命名 7.1.1 按照功能、集成方式、测流设备安装位置、测流方式、闸板类型进行设备命名。7.1.2 按照功能划分为双控闸门和单控闸门。7.1.3 按照集成方式划分
19、为集成式闸门和分离式闸门。7.1.4 按照测流设备安装位置划分为前置式和后置式。7.1.5 按照测流方式划分为超声波时差法、电磁流量计法和上下游水位法。7.1.6 按照闸板类型划分为板闸和槽闸。7.1.7 常见的测控闸门包括:双控集成前置测箱板闸、双控分离后置测箱板闸、双控集成水位板闸、双控集成水位槽闸、单控板闸、单控槽闸。7.2 设备选型 7.2.1 基本要求 7.2.1.1 按照控制面积、工程布置、田间工程管理和经济性选择适宜的测控闸门。7.2.1.2 满足田间工程对量测水精度和自动化控制的要求。7.2.1.3 保证设备稳定可靠、操作便捷、便于维护。7.2.1.4 充分考虑灌区经营管理和运
20、行管理水平,以及设施设备维护能力。7.2.1.5 有利于今后功能拓展和技术更新。7.2.2 设备选型 7.2.2.1 田间斗农渠进水口、支渠节制闸或分水闸,根据实际需要合理选用“单控”或“双控”闸门。7.2.2.2 由 2 个或 2 个以上基层用水管理组织管理的斗渠口并存在水量单独计量,或经土地流转的公司、种植大户所管辖的斗农渠口,宜采用“双控”闸门。7.2.2.3 支斗农渠上的节制闸、分水闸等控制性水闸宜采用“单控”闸门,若有特殊要求可采用“双控”闸门;对水位有要求的可采用槽闸。8 设备技术要求 8.1 材质 8.1.1 测控闸门的闸框、闸板、测箱及相关装置的材质为铝合金或不锈钢,详见附录
21、A。8.1.2 材料应具有化学成分和力学性能的试验报告和出厂质量合格证明书。8.1.3 铝合金的化学成分应符合 GB/T 3190 和 GB/T 3880.1 的规定。8.1.4 不锈钢的化学成分和力学性能应符合 GB/T 3280、GB/T 20878、GB/T 4237 和 GB/T 1220 的规定。8.1.5 焊条材料的化学成分和力学性能应符合 GB/T 983 和 GB/T 3669 的规定,选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。8.1.6 止水材料采用三元乙丙橡胶,其理化性能参见附录 D。8.1.7 紧固件所用螺栓、螺钉、螺母材料应采用不锈钢标准件,裸露的紧固件应采用具备防盗功能的
22、内梅花六角型螺栓。8.1.8 测控闸门主要部件和零件除采用上述规定的材料外,优于或满足该性能的材质也可应用,但应提供相应证明材料。8.2 测流技术 8.2.1 田间斗农渠进水口常用的测量水方式为流速面积法和水位法。8.2.2 流速面积法的流速测量通常采用超声波时差法和电磁流量计法;水位法通常采用闸前和闸后水位结合闸门开度来实现。8.2.3 测控闸门应考虑淤积对测量精度的不利影响。8.2.4 若采用其他测流方法,经验证应符合寒冷地区多泥沙介质的测流要求。8.2.5 测流技术应符合 GB/T 21303 的规定。8.3 测量精度 8.3.1 在综合条件较好的情况下,斗农渠进水口现场流量测量允许误差
23、 10%。8.3.2 不同测流方式的精度应满足水位(水深)测量精度 0.5 cm、分辨率 0.1 cm 的要求,水位测量精度应与流量测量精度保持协调。8.3.3 闸门启闭(高度)控制精度应与水位(水深)测量精度、流量测量精度保持协调,开启度误差0.1 cm,启闭速度(电动)2 mm/s。8.4 控制系统 8.4.1 控制方式 8.4.1.1 现场同时提供电动、外接电池驱动、手动三种驱动方式,推荐使用机械限位。8.4.1.2 非现场可利用数据传输通信网络对设备进行操作,远程操作设备可设在基层用水管理组织和使用手机 APP 操作软件。8.4.2 控制模式 闸门可通过本地或者 SCADA 远程控制;
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