高海拔地區氣泡水位計比測分析應用

付帥

摘要：為掌握松麥河流域水文規律和認識河流水文特性，為金沙江流域規劃、工程設計、水資源開發、水文分析、水情預報等提供資料依據，長江委水文上游局2015年8月在新遷建的松麥河古學水文站安裝了YAC9900氣泡式水位計，該文通過對該自計水位儀器結構、工作原理及水位計水位與人工同步觀測資料進行整理、計算、比測分析的介紹說明，掌握該儀器特點和性能，是否適應該地區的氣候條件和周邊環境，有利于今后對儀器的維護、保養，同時也為高海拔地區水文信息自動化建設提供參考與依據。

關鍵詞：水文站；水位計；比測分析

1 古學水文站基本情況

古學水文站位于四川省甘孜州得榮縣古學鄉，是松麥河流域的控制站，地理位置為東經99°15′，北緯28°26′，集水面積為12160 km2，屬國家基本水文站。隸屬于長江委長江上游水文局領導。測驗斷面位于松麥河和左岸支流碩曲河匯合口下游200m處，松麥河上游約7km處有古學電站，左岸匯入的碩曲河上游約7km處有去學電站。斷面上游60m處低水時出現淺灘，下游50m處有急灘，90m處有向左彎道。河段順直，河床由亂石夾沙組成，右岸為泥石流堆積體，左岸為棄石，河床穩定。

2 YAC9900氣泡式水位計結構

YAC9900多路徑遙測終端是采用全表面貼裝工藝的高可靠性微功耗數據采集器，是實現水文（位）、雨量遙測站測、報、控一體化功能的核心設備。YAC9900 多路徑遙測終端可自動完成遙測站水位、雨量數據的采集和存儲，并可通過衛星、PSTN、GSM、GPRS 及超短波等通信信道，將所采集的數據以定時或隨機報的方式自動發送到控制中心，并在設定的條件下自動進行主備通信信道切換。

YAC9900 自動監控數據采集終端的外部接口都布置在機箱下板，從左至右依此為 GSM 天線、地線、電源、無線天線、RS232、雨量、水位、衛星（天線）等接線插座。內部結構配置主要由 YAC9900 主板、電源板、存儲板、GSM/GPRS 通訊終端、北斗衛星通信終端、超短波數傳電臺、信號避雷器等部件組成。

3 比測資料分析

根據自計水位計的比測規范，古學水文站YAC9900氣泡式水位計安裝于2015年8月30日，通過2015年09月-2016年01月的水位比測，其結果可以投入使用，比測結果如下：

水位變幅：2277.81m～2274.02m。

比測點數155點，系統誤差-0.99cm， 置信水平95%的綜合不確定度2.92cm <3cm。最大誤差±0.05m。時鐘誤差：月誤差<1min，日誤差<0.5min。根據水位觀測標準GB∕T 50138-2010規范，第6.2.3條規定，比測結果符合要求。

2016年對高水部分再次進行07月01日-31日的水位比測，其結果可以投入使用，比測結果如下：

水位變幅：2276.14m-2278.94m。

比測點數31點，系統誤差-0.52cm， 置信水平95%的綜合不確定度2.72cm <3cm。最大誤差±0.03m。時鐘誤差：月誤差<1min，日誤差<0.5min。根據水位觀測標準GB∕T 50138-2010規范，第6.2.3條規定，比測結果符合要求。

兩次氣泡式自記水位計和人工同步觀測的水位資料共186組數據，其中包含了高中低各級水位數據。根據《水位觀測標準》GB/T 50138-2010 6.2.3規定，一般水文站的置信水平95%的綜合不確定度應為3 cm，系統誤差應為±1 cm，表明儀器性能相當穩定，與人工觀測所存在的誤差符合規范要求，可以投產使用。

4 不確定度計算依據

根據《水位觀測標準》GB/T 50138-2010 E.0.6規定，采用自動監測設備監測水位時，其不確定度應按下列方法估算：

（1）系統不確定度應按下式計算：

5 結語

（1）從統計分析中可以看出，在高海拔地區氣泡式自記水位計所監測水位可以替代人工觀測。

（2）應對氣泡式自記水位計的觀測數據及時進行整理、計算和分析，掌握觀測中存在的問題和該站特性及氣候條件對儀器的影響，發現問題，及時解決，查找原因，繼續收集分析水文資料，使先進儀器設備在水文工作中發揮更大作用，為水文測驗方式改革提供參考依據。

參考文獻：

[1] GB/T 50138-2010.水位觀測標準[M].北京：中國計劃出版社，2010.8.

[2]朱曉原，張留柱，媱永熙.水文測驗實用手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2013.5.

[3]YAC9900遙測站使用手冊.長江水利委員會水文局.