常用水位計在水文自動測報系統中的選擇

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

隨著水文自動測報系統的不斷發展，新技術在水文數據采集上的成功應用越來越多，相應使得多種國產編碼水位計趨于更加成熟和完善。我國的水位計從浮子式開始，已經逐漸走向自動化。現在市場上的水位計還有超聲波水位計、雷達水位計、激光電子水尺及壓力式水位計、非接觸點類型的電子水尺、遙測水位計等等。面對種類繁多的水位計如何選擇，對于水文自動測報系統功能的整體地實現，就顯得尤為重要。

2 各種水位計的優缺點

2.1 水尺

在所有的工程建設中，水尺是必不可少的水位測量設施，采用人工觀讀水尺取得最基本、也是最準確的水位數據，而有些水位點甚至只能依靠人工觀讀水尺來測量水位。

2.2 浮子式水位計

浮子式水位計是我國應用最多的水位計，目前所占比例高于90%。浮子式水位計是成熟的產品，水位測量準確度很高、可靠性高，使用維護要求不高，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中，得到廣泛應用。

但是，應用浮子式水位計，要配套建立水位測井，增加相應設備材料，這樣就大大提高了系統工程的建設成本。近年來，在新增加的許多大、中、小型水庫的除險加固設計施工過程中，在已建水庫基礎上，再建立一個滿足需求的測井，從施工角度來講，也具有相當的難度。因此，浮子式水位計在使用方面受到限制。

2.3 壓力水位計

20世紀80年代，國產壓阻式壓力水位計(非浮子式水位計)，正在逐漸被社會認可。它主要用于水文站水位觀測點不便建井或建井費用昂貴的地區，以及大壩測壓管和上下游水位。具有安裝、維護方便，操作、組網靈活、運行穩定、可靠、精度高等特點。

2.3.1 氣泡式水位計特點

壓力式水位最早開始研制的氣泡式水位計，以WQC－1型氣泡式水位計為例。該水位計由壓力控制單元、空氣過濾器、氣泵、儲氣罐、單向閥、控制盒、通氣管等部分組成。在工程施工建設過程中，其特點為:①無需建井，吹氣測量。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。免去水下惡劣環境的影響，安裝及維修方便。②菜單模式，滿足用戶多個功能要求。③接口選擇，多種數據接口，由用戶任意選擇。④精度很高，全程誤差 0.1%，而且讀數到0.01 cm，有6位數值。⑤定時測量，無須用戶干預，采用蓄電池供電，可用于無人測站。

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，氣泵將空氣經單向閥壓入儲氣罐中，儲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，當氣泵停止吹氣時，單向閥閉合，水下通氣管口被氣體封住。從而形成一個密閉的連接壓力傳感器和水下通氣管口的空腔。

根據壓力傳遞原理可知，在通氣管道內的氣體達到動態平等時，水下通氣管口所承受的壓力經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，從而便可得出測量水位值。

目前，在所有壓力式水位計中，氣泡式水位計為較好的選擇，節省了建井及所涉及的各項人力、物力、財力等費用，并大大縮短工程建設周期。在黑龍江省五花山水利工程、西山水電站等，許多大、中型水庫已建及在建工程中得到廣泛應用。

2.4 超聲波水位計

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

2.5 雷達水位計和激光水位計

測量的介質是雷達和激光，它們的水位測量準確度優于超聲波水位計。因此，更多的被用于大量程，高要求的水位測量中。由于激光水位計對水面反射區要求較高，也不適合于一般水文站。雷達水位則相對應用范圍廣泛。

2.6 電子水尺

即磁致伸縮液位傳感器，其準確性很好，但量程不大，因此應用方面也受局限。

3 結語

根據工程規模、形式的不同，發展需求的不同，應用位置的不同，水位計的選擇和應用也就不同。但隨著社會的發展，時代的進步，工程質量的精益求精，信號采集準確度的提高，產品實用性能的增強，投資少，占地少，施工便捷的水位計，會越來越多的被水利工程選擇和應用。

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