阿勒泰地區遙測水位計與人工觀測水位對比分析

阿依古麗·孟古別克

(新疆阿勒泰水文勘測局，新疆 阿勒泰 836500)

1 對比分析觀測要求

1.1 探頭高程的測定

從遙測水位計探頭下方采用水準儀從引據水準點進行高程的測定，水面與探頭以及水面高程之間的距離為探頭高程，本次阿勒泰地區水文站水位計探頭高程與人工觀測水尺的零點高程同步進行校測，從而保證人工水尺與遙測水位計探頭高程的標準的統一[1-5]。

1.2 加密對比觀測次數

按照《水位觀測標準》(GB/T 50138—2010)和測站任務書要求對人工水位計和遙測水位計之間的精度進行對比觀測，按照汛期漲水情況進行對比觀測次數的加密，其中平水時段按照水位變幅加密2～4次，洪水期按照水位變幅加密4～6次。

2 比測統計分析數據的選取

按照《水文自動測報系統技術規范》(GB/T 41368—2022)的要求，對于遙測水位計的傳感器分辨率而言，當其分辨率為1.0 cm時，95%的觀測數據點在20 m量程下的誤差允許值要低于全程量的0.3%，遙測水位計可滿足水位對比觀測的要求，此外在進行遙測水位計和人工水位計比測時，在規定時間和規定條件下水文自動測報系統的完成率按照數據收集暢通率和完成率進行衡量，其暢通率和完成率應分別高于95%和99%。

3 對比分析

3.1 對比分析過程

對選取的阿勒泰地區2處水文站按照《測驗任務書》分為5個時段進行同步對比觀測，按照實時統計的方式對比人工水位和遙測水位之間的誤差，在同步對比觀測中對人工水尺零點高程和探頭高程進行測定，并對探頭橫桿的受力進行穩定性分析，實測斷面風速通過風速儀進行測定，對遙測水位計接收設備進行定期檢查[6-9]。

(1)探頭高程測定。按照水文四等水準測量要求采用水準儀從水邊引高程至校測水準點，對多次水位觀測值采用間接法進行測算，對不同對比觀測階段水面高程進行反復測量，對遙測水位計的探頭高程進行測定和校準。

(2)探頭橫桿受力穩定性分析。通過對遙測水位計探頭支架和自然條件下的安裝工藝進行綜合受力分析，選取的阿勒泰地區2處水文站遙測水位計支架受力和穩定性整體均滿足設計規范要求。

(3)外界影響因子分析。為避免水流波浪、溫度等外界影響因子對遙測水位計觀測的影響，對同步觀測水位計探頭下方是否具有較大波浪、脫流現象進行實時觀測，并對天氣狀況和溫度條件進行觀測。

3.2 誤差分析

選取2個漲水段和3個平水段對阿勒泰地區2處水文站的遙測水位計和人工觀測水位進行對比觀測，并分別對各站點0.03 m、0.05 m、0.07 m誤差允許百分率進行統計，各站點對比觀測誤差統計結果如表1所示。

表1 阿勒泰地區1#、2#測站不同誤差允許百分率統計結果

由表1可見，1#水文站0.03 m的誤差允許百分率均值為58.9%，0.05 m的百分率均值為59.6%，0.07 m的百分率為61.6%。2#水文站在0.03 m、0.05 m、0.07 m的百分率均值為60.3%、60.7%、61.4%。按照規范GB/T 41368—2022滿足誤差允許要求，也符合《感潮水文測驗規范》(SL 732—2015)中對水位資料整編的有關規定。

3.3 比測綜合不確定度分析

在阿勒泰地區2處水文站遙測水位計和人工水位計誤差對比分析的基礎上，對各水文站不同量級觀測次數的系統和隨機不確定度進行計算，并對其綜合不確定度進行統計，結果如表2所示。

表2 阿勒泰地區1#、2#水文站遙測水位計和人工觀測水位不確定度分析結果

由表2可見，各測站不同觀測次數下的系統不確定度和隨機不確定度均<2%，滿足規范GB/T 41368—2022對于比測分析的不確定指標的要求。在各站點系統和隨機不確定度分析基礎上，對其綜合不確定度進行統計，各站點綜合不確定度在0.018%～0.052%之間，均<2%，滿足規范要求[10-12]。

4 結 論

(1)阿勒泰地區2處水文站遙測水位計在設備穩定時，可用于斷面水位的自動采集，但當測驗斷面發生較為重大變化或者河勢發生明顯變化后，不可避免遙測水位計探頭出現脫流情況，因此對于阿勒泰地區2處水文站河床斷面不穩定情況，可采用遙測水位計和人工觀測相結合的方式進行水位觀測，當遙測水位計出現脫流或者設備出現故障時應及時進行補測。

(2)需定期對2處水文站遙測水位計和人工觀測水位進行比測，當比測精度不能滿足規范GB/T 41368—2022精度要求時，需立即對遙測水位計進行重新調整，以滿足測驗精度要求。