關(guān)于主河槽遷徙后高中低水位的全時段采集方法綜述

摘 要 隨著時間的推移，河道的主河槽位置遷徙，是山區(qū)乃至平原河道常見的事情。但是這樣就會造成自計井不能監(jiān)測河道的低水位。那么有沒有一種方法既能采集低水位，同時還能兼顧繼續(xù)使用自計井采集中、高水位呢？有，下面就介紹這種方法。此方法的運用既達到低、中、高水位的監(jiān)測，還能避免重建自計井，帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益，為水文工作者帶來極大的便捷，同時對水文遙測系統(tǒng)的監(jiān)測進步具有重要的意義。

關(guān)鍵詞 主河槽遷徙;高、中、低水位;浮子水位計;水文遙測終端機

1問題提出

2019年8月，安徽省水利廳正式提出到2020年，實現(xiàn)全省小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)全覆蓋。小型水庫的全覆蓋，這說明對水雨情的自動測報非常重視，那么早期的河道水位監(jiān)測系統(tǒng)由于河流沖淤造成的主河槽的位置遷徙，造成的自計井不能監(jiān)測低水位情況更需要解決（凡是具有自計井的河道肯定都是流域面積較大的河道）。下面就筆者在安慶有關(guān)水文站成功實施的主河槽遷徙后的低水位采集方法介紹下。沙河埠站于1954年4月23日設(shè)為水位站，1967年1月1日斷面上遷1km并改為水文站。測驗項目有水位、流量、降水、懸移質(zhì)輸沙率。測驗河段為砂質(zhì)河床，沖淤變化劇烈。本站采用凍結(jié)基面，減1.945m即為黃?；?。測驗河段順直長度200m，河寬245m左右[1]。

如上圖，河道沖淤后，如何采集低水位？

2實現(xiàn)方法

低水位的時候采用雷達電子水尺采集，中、高水位采用原來的自計井，也就是浮子水位計采集。其中的雷達電子水尺是完全防水密閉的。具體原理就是在現(xiàn)有產(chǎn)品平臺采集基礎(chǔ)上增加一路雷達電子水尺，然后在結(jié)合軟件綜合判斷就能解決豐水期和枯水期也就是高、中、低水位的全時段水位采集問題。

在采集水位的時候，同時采集兩個水位傳感器的數(shù)值，然后根據(jù)設(shè)定的水位切換數(shù)值，看采集的低水位傳感器的數(shù)值是否大于設(shè)定的水位切換值，若小于和等于，則取低水位傳感器值作為綜合后的水位值，若大于，則取設(shè)定的水位切換數(shù)值加上中、高水位傳感器的值，作為最終綜合后的水位值[2]。

3技術(shù)原理

3.1 雷達電子水尺

其工作原理是：雷達式電子水尺，是基于TDR時域反射和ETS等效時間采樣技術(shù)的接觸式雷達水位計，俗稱雷達式電子水尺，或雷達水尺。電子倉發(fā)射微波脈沖，沿著導(dǎo)波桿傳輸。當(dāng)微波遇到水面時，反射波沿導(dǎo)波桿傳回電子倉，超高速計時電路精確計算出傳導(dǎo)時間，實現(xiàn)水位的精確測量。雷達式電子水尺，是工業(yè)測距雷達在水位測量領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，實現(xiàn)了電子水尺向高精度（毫米級），大量程（30米），高可靠，安裝簡便，免維護的技術(shù)跨越。雷達式電子水尺通過標(biāo)準(zhǔn)信號接口，與計算機、PLC等連接，也可以與相應(yīng)的顯示、記錄、控制裝置（如RTU）連接，構(gòu)成水位監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2 浮子水位計

其工作原理是：浮子式水位計使用浮子感知測量水位的變化，工作狀態(tài)下，浮子平衡錘與懸索連接牢固，懸索懸掛在水位輪的“V”形槽中。平衡錘起拉緊懸索和平衡作用，調(diào)整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。當(dāng)水位上升時，浮子產(chǎn)生向上浮力，使平衡錘拉動懸索帶動水位輪作順時針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器的顯示讀數(shù)增加;水位下降時，則浮子下沉，并拉動懸索帶動水位輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器的顯示器讀數(shù)減小。本儀器的水位輪測量圓周長為32厘米，且水位輪與編碼器為同軸連接，水位輪每轉(zhuǎn)一圈，編碼器也轉(zhuǎn)一圈，輸出對應(yīng)的32組數(shù)字編碼。當(dāng)水位上升或下降，編碼器的軸就旋轉(zhuǎn)一定的角度，編碼器同步輸出一組對應(yīng)的數(shù)字編碼（二進制循環(huán)碼，又稱格雷碼）。不同量程的儀器使用不同長度的懸索能夠輸出1024至4096組不同的編碼，可以用于測量10至40米水位變幅。

3.3 水文遙測終端機

水文遙測終端機是一種應(yīng)用于水文監(jiān)測的設(shè)備，主要對降雨量、水位、墑情等要素進行采集，存儲，將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器平臺的一種低功耗儀器設(shè)備。該設(shè)備一般應(yīng)用于野外且無人值守，采用太陽能電池板+電池供電的組合方式，分布范圍廣，站點繁多，數(shù)據(jù)傳輸一般采用2G/3G/4G通信方式。

4結(jié)束語

本方案是在已有水位采集系統(tǒng)上升級改進，使產(chǎn)品應(yīng)用功能在任意低、中、高水位情況下，都能使用。彌補了改建自計井的代價高，周期長的缺點，具有很強的先進性和經(jīng)濟性。本套技術(shù)方案技術(shù)成熟且已經(jīng)在現(xiàn)場運用4年。通過長時間的觀察運用，此方案穩(wěn)定可靠，具有重大推廣意義，相信推廣后定會實現(xiàn)其巨大的實用價值和市場價值。

參考文獻

[1] 姚永熙.浮子式水位計綜述[J].水利水文自動化，1996，（2）：25-28.

[2] SL 180-2015.水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備 遙測終端機[S].北京：中華人民共和國水利部發(fā)布，2015.

作者簡介

李俊嶺，男，安徽合肥人;學(xué)歷：本科，高級工程師，現(xiàn)就職單位：安徽沃特水務(wù)科技有限公司，研究方向：水文水資源嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。