水位計性能在西泉眼灌區中的應用的比選

宋天輝，楊德生

(黑龍江省水利四處工程有限責任公司，黑龍江牡丹江157000)

西泉眼灌區位于阿什河兩岸的河灘地與高漫灘地。其行政區劃包括哈爾濱市、阿城市和五常市，灌區總土地面積2.74萬hm2，現有耕地面積2.37萬hm2，設計水田面積2.05萬hm2。灌區內共有干渠12條，總長143.63 km;支渠142條，總長151.82 km;排水溝道147條，總長302.4 km;渠系建筑物333座。灌區于2008年進行水價改革，水費計價方式由年畝收費改為以支渠進水口計量實際用水量計收水費，灌區在量測水中應用了水位觀測設備。

1 水位觀測設備分類

水位觀測設備一般分為直接觀測設備和間接觀測設備兩大類。能夠直接反映水位數值的觀測設備叫直接觀測設備，即各類水尺;借助機械、電子、聲學等物理裝置測記水位和水位過程的設備叫做水位的間接觀測設備，通常指各種類型的自記水位計。主要有浮子水位計和壓力式水位計，而超聲波水位計多以明渠流量計的形式出現，他們各有自己的特點，使用者可根據自己的條件，參照各種水位計的性能、技術指標、投資大小和效益，認真選用。

2 浮子式水位計

浮子式水位計利用浮子跟蹤水位升降，以機械方式直接傳動記錄。用浮子式水位計需有測井設備(包括進水管)，適合岸坡穩定、沖淤不大的低含沙渠段。

2.1 安 裝

浮子式水位計必須安裝在水位測井內.水位測井可以由任何堅固耐久材料建成，形狀也沒有特殊要求。但要求:井內截面積足夠大，放人的平衡錘和浮子離井壁有一定距離，側井外形不會對水流產生較大影響;井內水位要和河流水位基本一致;水位井的高度和底部高程要能適應所測的最高最低水位。具體要求可參閱水文測驗規范。水位井上有一安裝水位計的工作平臺，供水位計安裝用。水位臺上安裝水位計的站房或儀器室應保持通風、盡量干燥，要有防蟲、防塵、防鼠的設施。

2.2 使用維護

浮子式遙測水位計被設計成能長期工作，工作中不需要特別維護。如果帶有記錄裝置，需要定期收集記錄的數據.平時應用只需注意水位誤差是否明顯，并及時進行水位校正。經過較長時間的運行后，進行1次拆洗檢查是必要的。

2.3 檢 定

室內檢定在專用的水位測試設備上進行。使用一個可控水位變幅較大的(如10 m)水位試驗臺。其水位準確度為±3 mm/10m變幅。將被測水位計安裝在此水位試驗臺上，在不同水位處，將被測水位計測得水位和水位試驗臺測得的標準水位值進行比較，從而檢定被測儀器的水位準確度。

3 壓力式水位計

壓力式水位計根據壓力與水深成正比關系的靜水壓力原理，運用壓敏元件作傳感器的水位計。當傳感器固定在水下某一測點時，該測點以上水柱壓力高度加上該點高程，即可間接地測出水位。該儀器適用于不便建測井的地區。對于環境的適應性要比超聲波水位計強。

3.1 使用模式

1)單獨使用

在單個或多個測點安裝自記式水位計，實時記錄水位變化過程。儀器記錄的數據可利用計算機的RS—232串行通訊端口傳送到計算機進行處理。

2)與便攜式IC卡讀寫設備組合使用

利用便攜式IC卡讀寫設備讀卡儀和IC卡寫入器，可方便地在現場用IC卡寫入器將自記式水位計中記錄的數據存儲到IC卡中，回到辦公室后在利用讀卡儀將IC卡中的數據讀入計算機中進行處理。

3)與無線或有線傳輸設備組建實時監測系統

在單個或多個測點安裝WR－2000自記式水位計，結合調制解調器、電臺或電話、蓄電池、太陽能板或交流電源等，實時記錄水位變化過程。

3.2 水位計的布設

1)建立以干渠為主，以各支渠為輔，逐步在所有取水口(以可為某一用水戶單獨計量水量及各斗渠為準)安裝自記式水位記錄設備，以保證分段為某一用水戶單獨供水時，準確計量的需求。

2)逐步在所有重要的控制性渠道、節制閘，包括干渠渠首，干、支渠上的交叉建筑物、退水閘、節制閘安裝水位觀測設備，以實現對灌區水情、工情等數據的及時采集，同時以公共電話交換網、微波、GSM、IC卡將實時水位或閘位等信息傳送到中心控制室。

4 超聲波式水位計

超聲波式水位計是一款非接觸式的水位測量儀。通過往水面發射超聲波，接收水面反射波，測量到水面的距離，測量中不與水面接觸、不受渾水、污泥、水生植物等因素的影響。并且安裝工作量小，只需安裝一個懸臂。

4.1 安 裝

超聲波水位計的安裝包括傳感器、電纜和控制部分三個部件的安裝。電纜和控制部分的安裝與壓阻式壓力水位計類似，氣介式超聲水位計有可能是一個整體，安裝時主要應符合傳感器的安裝要求。

液介式超聲水位計的傳感器要安裝在水下。傳感器安裝在地腳螺絲上，或者用專用夾具固定安裝在安裝樁上。傳感器的發射接收面必須保證水平，傾斜度不能超過規定(一般規定是3°～5°)。發射接收面低于最低水位的距離應該大于儀器的盲區(一般是0.5 m左右)。

氣介式超聲水位計的安裝地點應選擇在最低水位時仍有一定水深的水面上方。傳感器的發射接收面高出最高水位的距離應大于儀器的盲區。發射接收面同樣必須保證穩定的水平，允許傾斜的程度要符合儀器的要求。

超聲換能器發射的聲波束會有一定的散射角度，稱為波束角。波束角可能在2°～10°范圍內變化，由工作頻度和換能器性能而定。要從產品說明上了解波束角的數值。安裝時，要保證換能器發射方向上此波束角范圍內的圓錐空間內沒有任何阻擋反射體。

4.2 使用維護

超聲波水位計的準確度影響因素也較多，而且溫度影響很嚴重。雖然肯定有自動修正功能，但水位誤差仍然會比較大。所以在使用中定期校核水位是很需要的。

水下的換能器發射面向上，易被沉積物覆蓋。氣介式的儀器裝在高架上，它們還會受水草、水生物、鳥類、昆蟲的遮蓋、附著、筑巢影響。冬季的冰霜附著會嚴重影響氣介式超聲水位計的工作。針對這些問題，使用中要多檢查維護。

4.3 檢 定

室內檢定使用專用的設備。液介式超聲水位計可以應用尺寸較大的水位臺進行檢定，也可以在長水槽中水平測量距楷壁的距離作為水位數值，將儀器測得值與此正確的水位值或距離值進行比較。氣介式超聲水位計可以安裝在較大的水位臺上進行測試，還可以將儀器安裝在能自動升降并給出準確高度的測試設備上，向下方的靜止水面上發射超聲波，測量“水位”。將測得“水位”與實際離水面距離進行比較，從而檢測此水位計。

5 綜述

目前，西泉眼灌區主要采用由國家節水灌溉北京工程技術研究中心研制開發生產的WR—2000系列壓力式水位計，可與灌區普遍采用的數字傳感器和模擬傳感器進行連接，并滿足以上設計要素，該設備具有通過調整存儲周期可記錄水位變化全過程、可以提供較大的存儲容量、水位計采用微功耗設計和休眠技術、可采取多種數據提取及傳輸方式等特點，能滿足灌區發展的要求。

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