田關(guān)水文站氣泡式長(zhǎng)期自記水位計(jì)誤差分析

龔波濤

【摘要】概述了氣泡式自計(jì)水位計(jì)的工作原理，分析了該儀器的誤差，評(píng)估比較儀器的測(cè)量精度。【關(guān)鍵詞】水文測(cè)驗(yàn)；誤差分析；自記水位計(jì)一、基本情況田關(guān)水文站斷面主要監(jiān)測(cè)控制田關(guān)閘進(jìn)出水量。田關(guān)閘為排灌兩用涵閘，在四湖上區(qū)發(fā)生漬水時(shí)自排，在發(fā)生干旱時(shí)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(cè)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(shè)備均采用國(guó)產(chǎn)某品牌氣泡式壓力水位計(jì)。為實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、報(bào)汛和整編，通過(guò)人工觀測(cè)水位數(shù)據(jù)與自記水位采集數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，滿足當(dāng)今水文信息化對(duì)水文數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、時(shí)效性以及全天候的要求。二、氣泡式水位計(jì)的工作原理氣泡水位計(jì)內(nèi)部設(shè)有定時(shí)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)，微處理器單元啟動(dòng)一次測(cè)量過(guò)程，空氣通過(guò)離子空氣凈化器過(guò)濾凈化后，由氣泵經(jīng)單向閥壓入儲(chǔ)氣罐中。儲(chǔ)氣罐中的氣體一路引入水下的通氣管中，并產(chǎn)生足夠的壓力將氣管中的空氣全部壓出，另一路將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力傳導(dǎo)給水位計(jì)中的壓力變送器，當(dāng)氣泵停止吹氣時(shí)，單向閥閉合，水下通氣管門被氣體封住，從而形成了一個(gè)密閉的連接壓力變送器和水下通氣管口的空腔。根據(jù)壓力傳遞原理可知，在通氣管道內(nèi)的氣體達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，水下通氣管口所承受的壓力經(jīng)過(guò)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(cè)量水位值。三、誤差分析通過(guò)對(duì)2014年閘上、閘下水位自記數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下：閘上水位最大誤差1cm，系統(tǒng)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(jié)論通過(guò)分析，田關(guān)水文站閘上下自記與人工比測(cè)結(jié)果符合《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.3條，其自記水位計(jì)在比測(cè)的范圍內(nèi)可正式使用。