常用水位計(jì)在水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的選擇

王忠武，杜 君

(五大連池市山口水電站管理處，黑龍江五大連池164500)

1 概況

隨著水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，新技術(shù)在水文數(shù)據(jù)采集上的成功應(yīng)用越來越多，相應(yīng)使得多種國(guó)產(chǎn)編碼水位計(jì)趨于更加成熟和完善。我國(guó)的水位計(jì)從浮子式開始，已經(jīng)逐漸走向自動(dòng)化?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的水位計(jì)還有超聲波水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)、激光電子水尺及壓力式水位計(jì)、非接觸點(diǎn)類型的電子水尺、遙測(cè)水位計(jì)等等。面對(duì)種類繁多的水位計(jì)如何選擇，對(duì)于水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)功能的整體地實(shí)現(xiàn)，就顯得尤為重要。

2 各種水位計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 水尺

在所有的工程建設(shè)中，水尺是必不可少的水位測(cè)量設(shè)施，采用人工觀讀水尺取得最基本、也是最準(zhǔn)確的水位數(shù)據(jù)，而有些水位點(diǎn)甚至只能依靠人工觀讀水尺來測(cè)量水位。

2.2 浮子式水位計(jì)

浮子式水位計(jì)是我國(guó)應(yīng)用最多的水位計(jì)，目前所占比例高于90%。浮子式水位計(jì)是成熟的產(chǎn)品，水位測(cè)量準(zhǔn)確度很高、可靠性高，使用維護(hù)要求不高，在黑龍江省磨盤山水利工程、寒蔥溝水利工程等等很多的水利工程當(dāng)中，得到廣泛應(yīng)用。

但是，應(yīng)用浮子式水位計(jì)，要配套建立水位測(cè)井，增加相應(yīng)設(shè)備材料，這樣就大大提高了系統(tǒng)工程的建設(shè)成本。近年來，在新增加的許多大、中、小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)施工過程中，在已建水庫(kù)基礎(chǔ)上，再建立一個(gè)滿足需求的測(cè)井，從施工角度來講，也具有相當(dāng)?shù)碾y度。因此，浮子式水位計(jì)在使用方面受到限制。

2.3 壓力水位計(jì)

20世紀(jì)80年代，國(guó)產(chǎn)壓阻式壓力水位計(jì)(非浮子式水位計(jì))，正在逐漸被社會(huì)認(rèn)可。它主要用于水文站水位觀測(cè)點(diǎn)不便建井或建井費(fèi)用昂貴的地區(qū)，以及大壩測(cè)壓管和上下游水位。具有安裝、維護(hù)方便，操作、組網(wǎng)靈活、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、精度高等特點(diǎn)。

2.3.1 氣泡式水位計(jì)特點(diǎn)

壓力式水位最早開始研制的氣泡式水位計(jì)，以WQC－1型氣泡式水位計(jì)為例。該水位計(jì)由壓力控制單元、空氣過濾器、氣泵、儲(chǔ)氣罐、單向閥、控制盒、通氣管等部分組成。在工程施工建設(shè)過程中，其特點(diǎn)為:①無需建井，吹氣測(cè)量。只需水下和岸上儀器之間安裝一根專用電纜或通氣管即可。免去水下惡劣環(huán)境的影響，安裝及維修方便。②菜單模式，滿足用戶多個(gè)功能要求。③接口選擇，多種數(shù)據(jù)接口，由用戶任意選擇。④精度很高，全程誤差 0.1%，而且讀數(shù)到0.01 cm，有6位數(shù)值。⑤定時(shí)測(cè)量，無須用戶干預(yù)，采用蓄電池供電，可用于無人測(cè)站。

2.3.2 氣泡式水位的工作原理

將空氣通過過濾器過濾、凈化后，氣泵將空氣經(jīng)單向閥壓入儲(chǔ)氣罐中，儲(chǔ)氣罐中的氣體分兩路向壓力控制單元中的壓力傳感器和通入水下的通氣管中輸送，當(dāng)氣泵停止吹氣時(shí)，單向閥閉合，水下通氣管口被氣體封住。從而形成一個(gè)密閉的連接壓力傳感器和水下通氣管口的空腔。

根據(jù)壓力傳遞原理可知，在通氣管道內(nèi)的氣體達(dá)到動(dòng)態(tài)平等時(shí)，水下通氣管口所承受的壓力經(jīng)過通氣管傳遞到壓力控制單元的壓力傳感器上，所以，水下通氣管口的壓力和壓力控制單元的壓力傳感器所承受的壓力相等，用此壓力值減去大氣壓力值，即可得到水頭的靜壓值，從而便可得出測(cè)量水位值。

目前，在所有壓力式水位計(jì)中，氣泡式水位計(jì)為較好的選擇，節(jié)省了建井及所涉及的各項(xiàng)人力、物力、財(cái)力等費(fèi)用，并大大縮短工程建設(shè)周期。在黑龍江省五花山水利工程、西山水電站等，許多大、中型水庫(kù)已建及在建工程中得到廣泛應(yīng)用。

2.4 超聲波水位計(jì)

當(dāng)超聲波在空氣中傳播遇到水面后被反射，儀器測(cè)得超聲波往返于傳感器到水面之間的時(shí)間，根據(jù)聲速計(jì)算距離，再用安裝高程減去其所測(cè)至水面距離即得水位。但由于以水為介質(zhì)進(jìn)行工作時(shí)，流速大、流態(tài)較亂或含沙量較大的情況下，超聲波不能正常傳播，而且水溫對(duì)聲速影響很大，且難以修正。因此，這種水位計(jì)的使用受到很大限制。

2.5 雷達(dá)水位計(jì)和激光水位計(jì)

測(cè)量的介質(zhì)是雷達(dá)和激光，它們的水位測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于超聲波水位計(jì)。因此，更多的被用于大量程，高要求的水位測(cè)量中。由于激光水位計(jì)對(duì)水面反射區(qū)要求較高，也不適合于一般水文站。雷達(dá)水位則相對(duì)應(yīng)用范圍廣泛。

2.6 電子水尺

即磁致伸縮液位傳感器，其準(zhǔn)確性很好，但量程不大，因此應(yīng)用方面也受局限。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程規(guī)模、形式的不同，發(fā)展需求的不同，應(yīng)用位置的不同，水位計(jì)的選擇和應(yīng)用也就不同。但隨著社會(huì)的發(fā)展，時(shí)代的進(jìn)步，工程質(zhì)量的精益求精，信號(hào)采集準(zhǔn)確度的提高，產(chǎn)品實(shí)用性能的增強(qiáng)，投資少，占地少，施工便捷的水位計(jì)，會(huì)越來越多的被水利工程選擇和應(yīng)用。

［1］樊傳普，劉芳宇.HW－1000C型非接觸超聲波水位計(jì)在白頭山口水文站的應(yīng)用及比測(cè)分析［J］.吉林水利，2009(03):37－38.