DB64-1897-2023 寒冷地区末级渠系测控闸门工程技术规范

ICS

93.160CCS

P

DB64 DB

1897—2023寒冷地区末级渠系测控闸门工程技术规范Technical

specification

canal

gateengineering

发布

实施宁夏回族自治区市场监督管理厅 发

布DB64/

1897—前

言

............................................................................... III1

范围

................................................................................12

规范性引用文件

......................................................................13

术语和定义

..........................................................................14

总则

................................................................................ 34.1

基本要求

........................................................................ 34.2

环境要求

........................................................................35

基本资料

............................................................................ 45.1

自然资料

........................................................................ 45.2

工程资料

........................................................................ 45.3

运行管理资料

.................................................................... 56

工程规模与布局

...................................................................... 56.1

一般规定

........................................................................ 56.2

灌区规模

........................................................................ 56.3

测控闸门布置

.................................................................... 67

测控设备分类与选型

.................................................................. 67.1

设备命名

........................................................................ 67.2

设备选型

........................................................................ 68

设备技术要求

........................................................................ 68.1

............................................................................ 68.2

测流技术

........................................................................ 78.3

测量精度

........................................................................ 78.4

控制系统

........................................................................ 78.5

通信系统

........................................................................ 88.6

软件系统

........................................................................ 88.7

........................................................................ 89

工程施工

............................................................................ 89.1

........................................................................ 89.2

设备安装

........................................................................ 99.3

闸门及闸框安装

.................................................................. 99.4

测箱安装

....................................................................... 109.5

控制装置安装

................................................................... 119.6

供电系统安装

................................................................... 1110

检测调试与验收

.................................................................... 1110.1

土建工程检测

.................................................................. 1110.2

设备调试

...................................................................... 1110.3

验收

.......................................................................... 12DB64/

1897—11

安全防护

.......................................................................... 1211.1

设施安全

...................................................................... 1211.2

运行安全

...................................................................... 1211.3

数据安全

...................................................................... 1212

运行与维护

........................................................................ 1212.1

运行

.......................................................................... 1312.2

维护

.......................................................................... 1312.3

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..................................................18IIDB64/

1897— 本文件按照GB/T

—《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。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。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。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。IIIDB64/

1897-20231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、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 规范性引用文件文件。GB/T

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 GB/T

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

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

0

℃，日平均温度≤5

℃的天数为

90

d～

d的地区。3.2末级渠系 the

channel灌区干渠直开口以下的支、斗、农级田间灌溉渠道工程。3.3DB64/

1897—测控闸门 measurement

control

integrated

gate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

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

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

measuring

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箱布置形式。3.12超声波时差法

time

difference

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。DB64/

1897-20233.13电磁流量计法 electromagnetic

flowmeter

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

and

downstream

water

level

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胸墙。3.16三元乙丙橡胶 ethylene

propylene

diene

臭氧性特性。3.17SCADA

远程控制

acqui

system

control以计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 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 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 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DB64/

1897—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℃～60℃，运行期温度应为℃～604.2.3 泥沙响。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 防雨防雷电同时考虑设施设备的防雷电要求。4.2.9 野外防护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DB64/

1897-20235.2.1.1 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、几何尺寸、衬砌结构、改造状况、完好程度等相关参数。5.2.1.3 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) 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

、高效节水灌溉

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、农业综合水价改革推进情况等。DB64/

1897—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 7.2.2.2 由

2

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

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。DB64/

1897-20238.1.3 铝合金的化学成分应符合

GB/T3190

和

GB/T3880.1

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

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±10%。8.3.2 不同测流方式的精度应满足水位（水深）测量精度±0.5cm、分辨率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±0.1cm，启闭速度（电动）≥2mm/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

操作软件。8.4.2 控制模式闸门可通过本地或者

远程控制；“双控”闸门自动控制和自动测量需建立关联性和统一性，具备闸门开启高度、瞬时流量、累计水量、水位等多种控制模式。8.4.3 数据存储支持本地存储与

SCADA

服务器两种存储方式，内置大容量存储器，可存储≥3

年的采集数据。8.4.4 数据保护靠性及安全性，具有备份和恢复功能。8.4.5 操作系统DB64/

1897—采用国产成熟的

CPU

和操作系统，相关功能开启至实现时间≤10。8.4.6 显示单元8.4.6.1显示控制面板应采用液晶触摸显示屏，面板大小不小于

7

寸，且应满足运行环境温度要求。8.4.6.2 显示屏应具备日间操作的高对比度和夜间操作的背光灯，强光照射下屏幕上字体应能清楚阅读。8.4.6.3 显示屏操作和显示采用中文界面，界面应简洁、易懂、方便操作，主界面显示信息包括闸前闸后水位、闸门开度、瞬时流量、累计水量、设备状态信息、报警信息和闸门移动图等，可翻页显示。8.4.6.4 8.5 通信系统8.5.1 常用的通信方式支持无线传输，应保持设备运行过程中通讯系统稳定、连续的传输数据。8.5.2 数据报文传输规约应符合

SZY

的规定。8.5.3 具备密码保护、防火墙、端口防攻击监测等安全功能。8.6 软件系统8.6.1 系统操作软件和手机

APP

界面干净整齐、操作简便、信息丰富、数据查询快捷，具有安全性、可靠性和可操作性。8.6.2 业务功能至少应包括闸门远程控制、数据汇集、数据查询、报表管理、设备管理、异常管理、预警提醒、水情管理、运行分析等功能模块，其他功能模块可根据实际需要定制开发。8.6.3 管理软件应具备图形显示、数据打印、交互式绘图等功能。8.6.4 具有完善的事件记录功能，记录闸门每次动作的时间及开启高度。8.6.5 具备设备自诊断功能，能定时自动检测，及时进行故障诊断和预警。8.6.6 应与当地相关部门已有软件系统能够数据对接与兼容。8.7 供电系统8.7.1 满足市电、太阳能两种供电方式。8.7.2 优先采用直流供电（太阳能+蓄电池），无太阳能供电条件地区采用交流供电。8.7.3 采用太阳能供电，引黄自流灌区和中部干旱带电池蓄量按

5d

设计、南部山区按

7d

设计。8.7.4 蓄电池采用储能用铅酸蓄电池，若有特殊要求也可采用锂离子蓄电池或其他类型的蓄电池；储能用铅酸蓄电池满足

GB/T

22473

GB

31241

和

JB/T

11137

技术要求。9 工程施工9.1 土建施工9.1.1 测控闸门工程分为新建和改建两类。新建工程包括进水口、暗涵段、出水口土建部分和测控闸门安装；改建工程仅对原闸门进行更换，对土建部分根据需要做必要的改动。9.1.2 施工过程严格按照设计图纸施工，非特殊原因不得随意改变。9.1.3 工程施工除应执行现行有关技术标准外，还应符合本标准的相关规定，并保证工程质量；应注重文明施工和生态环境保护。9.1.4 对于高地下水位和腐蚀性介质的不利影响应予以考虑，并采取相应措施。9.1.5 对于人口密集区域或有其他特殊要求的，田间测控闸门应设置防护栏杆和拦污栅。DB64/

1897-20239.2 设备安装9.2.1 一般规定9.2.1.1 测控闸门的安装包括闸框及闸板、测箱、控制装置、供电系统、接地系统和附属设施。9.2.1.2 设备进场前，应核验设备数量、规格型号是否与相关文件一致；检查设备出厂质量文件是否齐全、是否符合有关规定。9.2.1.3 设备安装应在设备供应商的技术指导下严格按照设计图纸进行安装。9.2.2 安装流程测控闸门安装主要流程图如图

1

所示：图

1 测控闸门安装主要流程图9.3 闸门及闸框安装9.3.1 安装方式mm安装如图2所示。DB64/

1897—标引序号说明：1——测控闸门2——混凝土3——垫层4——孔口5——原取水渠护坡坡度6——地面图

2 闸门及闸框安装示意图9.3.2 安装要求9.3.2.1 将闸框安装在固定位置，固定前清洁闸框的安装面，保证表面干燥无污渍；对于接触面空隙大于mm，应首先采用防水材料找平，保证安装墙的垂直度。9.3.2.2在所有安装接触面上均匀涂抹防水胶，涂抹厚度不小于

mm。9.3.2.3

1mm～2密实，无接头无气泡。9.3.2.4对于闸门安装结构的结构性密封，采用防水材料填充修复。9.4 测箱安装9.4.1 测控一体集成式闸门测箱安装9.4.1.1 保证测箱进出口水流平顺。9.4.1.2 测箱安装于引水渠首内部，使其在八字口的保护范围内，水流对测箱无正交冲击。9.4.1.3

50mm免冻胀引起箱体的变形损坏。9.4.1.4 箱涵底面应与测箱内底面在同一平面，圆涵内下半圆应与测箱内底面相切，保障水流平稳，提高测量精度。9.4.2 测控一体分离式闸门测箱安装9.4.2.1 测箱安装在出水口后水流条件好的合理位置；也可在出水口后根据测箱形状和规格，建设一段顺直段，将测箱安装于顺直段中，安装位置应满足测流要求。10DB64/

1897-20239.4.2.2 水流应正向进入测箱，且不受下游回水或跌水影响。9.4.2.3 测箱底部与底板缝隙过大时按照

9.4.1.3

要求执行。9.4.3 止水处理9.4.3.1 集成式闸门应检查止水带是否完整，确保闸框与测箱之间连接紧密，满足密封要求，否则应及时通知设备厂家进行相应处置。9.4.3.2 分离式闸门测箱安装应保证测箱四周密封不透水。9.5 控制装置安装9.5.1 控制装置9.5.1.1 与闸门主体结构的位置不同分为独立式控制装置和非独立式控制装置两种。9.5.1.2 独立式控制装置按照设计图安装固定在事先浇筑的基础上，穿线管预埋在控制柜基础内。9.5.1.3 非独立式控制装置与闸门主体结构一并安装。9.5.2 线路连接9.5.2.1 线路连接包括供电线缆和通信线缆连接。9.5.2.2 接线按照设备图纸要求连接，避免错接、漏接或短路。9.5.2.3

PE

小于

DN25。9.5.2.4 强弱电与信号线分开穿管。9.6 供电系统安装9.6.1 供电系统为太阳能直流供电时，包括太阳能板及支架、蓄电池、立杆和接地系统。9.6.2 太阳能板紧固安装在立杆支架的顶部，向上仰角为

45°，朝向为南偏西

15

10m范围内无树木或建筑物遮挡太阳能板。9.6.3 蓄电池安装在地埋电池箱内，保证周围土壤干燥；地埋箱应设置通气孔，并做好电池箱外部的防水处理。9.6.4蓄电池接线正确、牢靠，线缆无破损且需穿管保护，并做好线缆的防水处理。9.6.5 接地系统应按照相关规范要求合理布设，保证设备设施的安全，并做好相应的防腐处理。10 检测调试与验收10.1土建工程检测10.1.1 土建工程按

100%比例检测。10.1.2 水口段的底板、安装墙（或胸墙）和翼墙，控制检修平台。10.2 设备调试10.2.1 测控闸门调试主要包括控制功能调试、测流功能调试和通信功能调试。10.2.2 控制功能调试包括供电系统调试和闸门控制功能调试。——供电系统调试：检查太阳能板、太阳能充电控制器和蓄电池，保证系统供电正常。11DB64/

1897———警功能测试等。10.2.3 10.2.4 通信功能调试包括闸门远程控制测试和闸门工况信息采集上报测试等。10.3 验收10.3.1 测控闸门应按经规定程序批准的设计文件和图纸进行验收，并符合本规范的要求。10.3.2 测控闸门的验收主要包括过程验收和完工验收：——过程验收主要包括到货、土建、设备安装、试运行验收。——验收资料整理、遗留问题处理等。10.3.3 测控闸门应经试运行验收后投入使用。11 安全防护11.1设施安全11.1.1 用方对其采取的防护措施。11.1.2 闸门设备自身应具有防风、防雨、防尘、防火、防盗、防雷击保护措施。11.1.3否有脱落，导轨内是否有砖石、树枝等对设备造成破坏的杂物等。11.2 运行安全11.2.1 操作人员应有管理人员下达的书面或其他形式的授权信息指令方可进行设备操作。11.2.2 防水、防风等防护措施，避免造成事故和损失。11.2.3 闸门启动前要对启闭设备进行检査，确保无异常现象。11.2.4 闸门升降严格限位操作，当闸门接近最大开度或关闭接近闸底坎时，应及时停止启闭。11.2.5 录。11.2.6设备运行时严禁进入设备内部空间。11.3 数据安全11.3.1 数据安全包括数据传输的完整性、数据存储的安全性和数据的保密性。11.3.2 定期对监测数据进行下载、拷贝、存储。11.3.3 现场和服务器终端不可连接设备用户指定以外的存储设备。11.3.4 拷贝和打印数据时应由设备用户指定人员操作，其他人员不得私自拷贝和打印。11.3.5 或其他形式的授权信息指令。11.3.6 各种报表单据应留存档案，待确定无用后统一销毁，不得携带外出。12 运行与维护12DB64/

1897-202312.1运行12.1.1 运维机构及职责12.1.1.1 测控闸门运行维护应考虑委托第三方专业服务机构，始终保证软硬件处于正常状态。12.1.1.2 运行管理单位应建立测控闸门管理体系，明确各级人员分级与权限，实行工作监督制。12.1.1.3 运行、巡视、检修等各项记录。12.1.1.4 工作人员认真做好运行前闸门设备、控