WQC－1型氣泡式水位計(jì)應(yīng)用淺析

陳志勇 廣東省水文局梅州分局，廣東梅州514071

WQC－1型氣泡式水位計(jì)應(yīng)用淺析

陳志勇 廣東省水文局梅州分局，廣東梅州514071

本文通過(guò)分析WQC－1型氣泡式水位計(jì)的工作原理，誤差來(lái)源，并結(jié)合使用情況，提出對(duì)該儀器的一些看法和建議，使有關(guān)單位使用時(shí)注意此類情況,使廠家改進(jìn), 以便更好地推廣使用。

氣泡式水位計(jì)； 應(yīng)用；分析

1、基本情況

根據(jù)新鋪站的具體測(cè)驗(yàn)斷面情況，測(cè)站水文特性，按照氣泡式水位計(jì)的安裝技術(shù)要求（固定通氣孔端口、布設(shè)通氣管、氣管長(zhǎng)度、測(cè)壓高度、安裝水位計(jì)機(jī)箱、供電、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等配套），進(jìn)行安裝使用。新鋪水文站于2005年1月安裝使用WQC－1型氣泡式水位計(jì)，使用一年后將氣泡式水位與人工觀測(cè)水位(8、20時(shí))進(jìn)行對(duì)比?，F(xiàn)就氣泡式水位計(jì)使用的基本情況、工作原理與誤差影響因素進(jìn)行分析、觀測(cè)誤差及存在問(wèn)題作簡(jiǎn)要的闡述。

2、工作原理與誤差影響因素

WQC－1型氣泡式水位計(jì)的工作原理是：水位計(jì)將空氣通過(guò)過(guò)濾、凈化后，氣泵將空氣往單向閥壓入儲(chǔ)氣罐中，儲(chǔ)氣罐的氣體分兩路分別向壓力控制單元中的壓力傳感器和通入水下的通氣管輸送，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，從而形成了一個(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，在通氣管道內(nèi)的氣體達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，水下通氣管口所承受的壓力經(jīng)過(guò)通氣管傳遞到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的壓力值，即可得到水頭的凈壓值，從而便可得出測(cè)量的水位值。

從以上工作原理可知，水位計(jì)關(guān)鍵是解決測(cè)量水頭凈壓值，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)其監(jiān)測(cè)任務(wù)。因?yàn)闅獗么禋獾膲毫臼呛愣ǖ模?.5kg/m2，那么水頭的凈壓值就與水體密度有關(guān)，一般情況下，在同一個(gè)點(diǎn)，水體密度（通常ρ≈1.00t/m3）小的，測(cè)量的水位值就偏大；水體密度大的，測(cè)量的水位值就偏小。當(dāng)水體有一定含沙量，其密度就大于1.00t/m3，測(cè)量的水位值就偏小。觀測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其測(cè)量誤差的大小與水位的變幅、含沙量的大小有密切的關(guān)系，也就是說(shuō)平枯水的水位比洪水期的水位要準(zhǔn)確、氣泡水位計(jì)在水庫(kù)比河道效果要好。

3、實(shí)測(cè)資料分析對(duì)比

WQC－1型氣泡式水位計(jì)經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行，作為基本水位進(jìn)行記錄，并對(duì)新鋪站8、20時(shí)進(jìn)行比測(cè)，發(fā)現(xiàn)主要存在的問(wèn)題如下：

①在枯水期（低水位）時(shí)，河水清澈，含沙量較小，水體密度接近1.00t/m3，固定安裝的通氣孔端口處，水流緩慢，人類活動(dòng)較少，日水位的變幅在0.2～2.0m之間，水位的觀測(cè)誤差在±2cm內(nèi)，個(gè)別測(cè)點(diǎn)在±3～4cm，基本上能滿足現(xiàn)行的《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》

②在汛期時(shí)，水位變幅大，漲落頻繁，江河水體有一定的含沙量且不斷變化，其相應(yīng)的水體密度也在不斷的變動(dòng)。根據(jù)新鋪站2005年6月份的資料分析，其相應(yīng)的時(shí)刻水位與人工觀測(cè)的值明顯偏?。ㄆ》秶冢?cm～－12cm），而且相當(dāng)部分時(shí)間都超出誤差允許范圍，最大誤差為－17cm，勢(shì)必造成日、月平均水位誤差超標(biāo)。

4、使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

①該氣泡式水位計(jì)對(duì)供電電壓要求較高，當(dāng)電壓略低于12V時(shí)，水位計(jì)不工作或勉強(qiáng)工作（主要體現(xiàn)在泵氣的時(shí)間由設(shè)計(jì)的5秒增加到6～7秒不等），測(cè)量成果有較大的誤差，一般小變幅的水位，通常誤差在±2～5cm之間。所以，運(yùn)行期間，要經(jīng)常檢查電源電壓，當(dāng)?shù)陀?2V時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充電。

②水位計(jì)設(shè)計(jì)有密度修正功能，雖然隨時(shí)可以進(jìn)行密度修正，但由于受到含沙量的影響，江河水體的密度在不斷變化，每次（設(shè)置為五分鐘）測(cè)量的水位不斷產(chǎn)生誤差。如果（特別是洪水期間）每隔1～2個(gè)小時(shí)進(jìn)行設(shè)置密度修正，就不利于水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的目標(biāo)。

③按5分鐘測(cè)量一次計(jì)，干燥劑要大約1個(gè)月更換一次，更換次數(shù)頻繁而且操作要求高，不方便使用。干燥劑顆粒不起作用時(shí)又沒(méi)及時(shí)更換將直接影響測(cè)讀精度。

④記錄顯示不直觀，反應(yīng)慢，需2分鐘時(shí)間。連接存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)，只能顯示時(shí)間、水位數(shù)據(jù)，未有圖形及變化過(guò)程，對(duì)于水文測(cè)站的水文預(yù)報(bào)、流量、泥沙測(cè)驗(yàn)的布測(cè)等工作的開展，帶來(lái)不便。

結(jié)論

WQC-I型氣泡水位計(jì)適合于水文站水位觀測(cè)點(diǎn)不便建井或建井費(fèi)用昂貴的地區(qū)，它具有安裝、維護(hù)方便、操作靈活等特點(diǎn)。在使用過(guò)程中，應(yīng)注意的事項(xiàng)：

①經(jīng)常檢查電源電壓是否正常（電壓低于12V以下需及時(shí)充電）；

②為確保通氣管干燥，要注意干燥劑顏色變化情況，當(dāng)干燥劑顆粒九成以上變紅時(shí)要及時(shí)更換，更換時(shí)要特別留意勿將干燥劑顆粒倒入通氣管，為避免此類事情發(fā)生，在倒入干燥劑時(shí)可先將通氣管口用紙塞住或一邊倒一邊用一個(gè)手指將管口按??；

③要經(jīng)常進(jìn)行儀器漏氣檢測(cè)，以保證其測(cè)讀精度；

④每天8時(shí)、20時(shí)要進(jìn)行校測(cè)，校測(cè)應(yīng)該先觀測(cè)水尺后觀測(cè)氣泡水位計(jì)的水位，當(dāng)出現(xiàn)儀器測(cè)出的數(shù)據(jù)與自記（或人工）記錄數(shù)值超過(guò)允許范圍時(shí)，要重新進(jìn)行密度修正。洪水期間要加密校測(cè)次數(shù)，提高氣泡水位觀測(cè)精度。

⑤鑒于目前的所安裝的氣泡式水位計(jì)，在某些方面還不夠人性化（需定期更換干燥劑，不斷進(jìn)行校測(cè)以便及時(shí)進(jìn)行密度修正，數(shù)據(jù)顯示、輸出不夠完善等），建議能否生產(chǎn)一批新一代的氣泡式水位計(jì)，與水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

[1]水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn).GBJ138-90

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.026