田關水文站氣泡式長期自記水位計誤差分析

龔波濤

【摘要】概述了氣泡式自計水位計的工作原理，分析了該儀器的誤差，評估比較儀器的測量精度。【關鍵詞】水文測驗；誤差分析；自記水位計一、基本情況田關水文站斷面主要監測控制田關閘進出水量。田關閘為排灌兩用涵閘，在四湖上區發生漬水時自排，在發生干旱時從東荊河引水灌溉，屬二類精度堰閘站。其閘上有人工水位觀測兼自記水位記錄斷面且重合，閘上斷面位于閘上170m。其自記水位設備均采用國產某品牌氣泡式壓力水位計。為實現水位的自動化監測、報汛和整編，通過人工觀測水位數據與自記水位采集數據進行誤差分析，滿足當今水文信息化對水文數據傳輸的準確性、時效性以及全天候的要求。二、氣泡式水位計的工作原理氣泡水位計內部設有定時器，當到達定時時間時，微處理器單元啟動一次測量過程，空氣通過離子空氣凈化器過濾凈化后，由氣泵經單向閥壓入儲氣罐中。儲氣罐中的氣體一路引入水下的通氣管中，并產生足夠的壓力將氣管中的空氣全部壓出，另一路將儲氣罐內的壓力傳導給水位計中的壓力變送器，當氣泵停止吹氣時，單向閥閉合，水下通氣管門被氣體封住，從而形成了一個密閉的連接壓力變送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衡時，水下通氣管口所承受的壓力經過通氣管傳遞到壓力變送器上，所以水下通氣管口的壓力和壓力變送器所承受的壓力相等，用此壓力值減去大氣壓力值，即可得到水頭的凈壓值，從而便可得出測量水位值。三、誤差分析通過對2014年閘上、閘下水位自記數據與人工觀測數據進行分析，分析結果如下：閘上水位最大誤差1cm，系統誤差：0.002%（允許誤差：1%），置信水平95%的綜合不確定度：1.3cm（允許：3cm）。（見表1）四、分析結論通過分析，田關水文站閘上下自記與人工比測結果符合《水位觀測標準》第6.2.3條，其自記水位計在比測的范圍內可正式使用。