水位计性能在西泉眼灌区中的应用的比选

宋天辉，杨德生

(黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江157000)

西泉眼灌区位于阿什河两岸的河滩地与高漫滩地。其行政区划包括哈尔滨市、阿城市和五常市，灌区总土地面积2.74万hm2，现有耕地面积2.37万hm2，设计水田面积2.05万hm2。灌区内共有干渠12条，总长143.63 km;支渠142条，总长151.82 km;排水沟道147条，总长302.4 km;渠系建筑物333座。灌区于2008年进行水价改革，水费计价方式由年亩收费改为以支渠进水口计量实际用水量计收水费，灌区在量测水中应用了水位观测设备。

1 水位观测设备分类

水位观测设备一般分为直接观测设备和间接观测设备两大类。能够直接反映水位数值的观测设备叫直接观测设备，即各类水尺;借助机械、电子、声学等物理装置测记水位和水位过程的设备叫做水位的间接观测设备，通常指各种类型的自记水位计。主要有浮子水位计和压力式水位计，而超声波水位计多以明渠流量计的形式出现，他们各有自己的特点，使用者可根据自己的条件，参照各种水位计的性能、技术指标、投资大小和效益，认真选用。

2 浮子式水位计

浮子式水位计利用浮子跟踪水位升降，以机械方式直接传动记录。用浮子式水位计需有测井设备(包括进水管)，适合岸坡稳定、冲淤不大的低含沙渠段。

2.1 安 装

浮子式水位计必须安装在水位测井内.水位测井可以由任何坚固耐久材料建成，形状也没有特殊要求。但要求:井内截面积足够大，放人的平衡锤和浮子离井壁有一定距离，侧井外形不会对水流产生较大影响;井内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适应所测的最高最低水位。具体要求可参阅水文测验规范。水位井上有一安装水位计的工作平台，供水位计安装用。水位台上安装水位计的站房或仪器室应保持通风、尽量干燥，要有防虫、防尘、防鼠的设施。

2.2 使用维护

浮子式遥测水位计被设计成能长期工作，工作中不需要特别维护。如果带有记录装置，需要定期收集记录的数据.平时应用只需注意水位误差是否明显，并及时进行水位校正。经过较长时间的运行后，进行1次拆洗检查是必要的。

2.3 检 定

室内检定在专用的水位测试设备上进行。使用一个可控水位变幅较大的(如10 m)水位试验台。其水位准确度为±3 mm/10m变幅。将被测水位计安装在此水位试验台上，在不同水位处，将被测水位计测得水位和水位试验台测得的标准水位值进行比较，从而检定被测仪器的水位准确度。

3 压力式水位计

压力式水位计根据压力与水深成正比关系的静水压力原理，运用压敏元件作传感器的水位计。当传感器固定在水下某一测点时，该测点以上水柱压力高度加上该点高程，即可间接地测出水位。该仪器适用于不便建测井的地区。对于环境的适应性要比超声波水位计强。

3.1 使用模式

1)单独使用

在单个或多个测点安装自记式水位计，实时记录水位变化过程。仪器记录的数据可利用计算机的RS—232串行通讯端口传送到计算机进行处理。

2)与便携式IC卡读写设备组合使用

利用便携式IC卡读写设备读卡仪和IC卡写入器，可方便地在现场用IC卡写入器将自记式水位计中记录的数据存储到IC卡中，回到办公室后在利用读卡仪将IC卡中的数据读入计算机中进行处理。

3)与无线或有线传输设备组建实时监测系统

在单个或多个测点安装WR－2000自记式水位计，结合调制解调器、电台或电话、蓄电池、太阳能板或交流电源等，实时记录水位变化过程。

3.2 水位计的布设

1)建立以干渠为主，以各支渠为辅，逐步在所有取水口(以可为某一用水户单独计量水量及各斗渠为准)安装自记式水位记录设备，以保证分段为某一用水户单独供水时，准确计量的需求。

2)逐步在所有重要的控制性渠道、节制闸，包括干渠渠首，干、支渠上的交叉建筑物、退水闸、节制闸安装水位观测设备，以实现对灌区水情、工情等数据的及时采集，同时以公共电话交换网、微波、GSM、IC卡将实时水位或闸位等信息传送到中心控制室。

4 超声波式水位计

超声波式水位计是一款非接触式的水位测量仪。通过往水面发射超声波，接收水面反射波，测量到水面的距离，测量中不与水面接触、不受浑水、污泥、水生植物等因素的影响。并且安装工作量小，只需安装一个悬臂。

4.1 安 装

超声波水位计的安装包括传感器、电缆和控制部分三个部件的安装。电缆和控制部分的安装与压阻式压力水位计类似，气介式超声水位计有可能是一个整体，安装时主要应符合传感器的安装要求。

液介式超声水位计的传感器要安装在水下。传感器安装在地脚螺丝上，或者用专用夹具固定安装在安装桩上。传感器的发射接收面必须保证水平，倾斜度不能超过规定(一般规定是3°～5°)。发射接收面低于最低水位的距离应该大于仪器的盲区(一般是0.5 m左右)。

气介式超声水位计的安装地点应选择在最低水位时仍有一定水深的水面上方。传感器的发射接收面高出最高水位的距离应大于仪器的盲区。发射接收面同样必须保证稳定的水平，允许倾斜的程度要符合仪器的要求。

超声换能器发射的声波束会有一定的散射角度，称为波束角。波束角可能在2°～10°范围内变化，由工作频度和换能器性能而定。要从产品说明上了解波束角的数值。安装时，要保证换能器发射方向上此波束角范围内的圆锥空间内没有任何阻挡反射体。

4.2 使用维护

超声波水位计的准确度影响因素也较多，而且温度影响很严重。虽然肯定有自动修正功能，但水位误差仍然会比较大。所以在使用中定期校核水位是很需要的。

水下的换能器发射面向上，易被沉积物覆盖。气介式的仪器装在高架上，它们还会受水草、水生物、鸟类、昆虫的遮盖、附着、筑巢影响。冬季的冰霜附着会严重影响气介式超声水位计的工作。针对这些问题，使用中要多检查维护。

4.3 检 定

室内检定使用专用的设备。液介式超声水位计可以应用尺寸较大的水位台进行检定，也可以在长水槽中水平测量距楷壁的距离作为水位数值，将仪器测得值与此正确的水位值或距离值进行比较。气介式超声水位计可以安装在较大的水位台上进行测试，还可以将仪器安装在能自动升降并给出准确高度的测试设备上，向下方的静止水面上发射超声波，测量“水位”。将测得“水位”与实际离水面距离进行比较，从而检测此水位计。

5 综述

目前，西泉眼灌区主要采用由国家节水灌溉北京工程技术研究中心研制开发生产的WR—2000系列压力式水位计，可与灌区普遍采用的数字传感器和模拟传感器进行连接，并满足以上设计要素，该设备具有通过调整存储周期可记录水位变化全过程、可以提供较大的存储容量、水位计采用微功耗设计和休眠技术、可采取多种数据提取及传输方式等特点，能满足灌区发展的要求。

［1］谢崇宝，黄斌.灌区水位测量记录设备及安装技术.中国水利，2003(3):64－66.

［2］田建文，任勤.浅谈水情自动化遥测系统在中卫灌区的应用.灌区建设与管理，2002(4):25－26.

［3］彭立清，彭玉元.韶山灌区水管理信息化系统建设及应用效果介绍.灌区建设与管理，2001(3):21－25.