WQC－1型气泡式水位计应用浅析

陈志勇 广东省水文局梅州分局，广东梅州514071

WQC－1型气泡式水位计应用浅析

陈志勇 广东省水文局梅州分局，广东梅州514071

本文通过分析WQC－1型气泡式水位计的工作原理，误差来源，并结合使用情况，提出对该仪器的一些看法和建议，使有关单位使用时注意此类情况,使厂家改进, 以便更好地推广使用。

气泡式水位计； 应用；分析

1、基本情况

根据新铺站的具体测验断面情况，测站水文特性，按照气泡式水位计的安装技术要求（固定通气孔端口、布设通气管、气管长度、测压高度、安装水位计机箱、供电、数据存储等配套），进行安装使用。新铺水文站于2005年1月安装使用WQC－1型气泡式水位计，使用一年后将气泡式水位与人工观测水位(8、20时)进行对比。现就气泡式水位计使用的基本情况、工作原理与误差影响因素进行分析、观测误差及存在问题作简要的阐述。

2、工作原理与误差影响因素

WQC－1型气泡式水位计的工作原理是：水位计将空气通过过滤、净化后，气泵将空气往单向阀压入储气罐中，储气罐的气体分两路分别向压力控制单元中的压力传感器和通入水下的通气管输送，当气泵停止吹气时，单向阀闭合，水下通气管口被气体封住，从而形成了一个密闭的连接压力传感器和水下通气管口的空腔。根据压力传递原理，在通气管道内的气体达到动态平衡时，水下通气管口所承受的压力经过通气管传递到压力控制单元的压力传感器所承受的压力相等，用此压力值减去大气的压力值，即可得到水头的净压值，从而便可得出测量的水位值。

从以上工作原理可知，水位计关键是解决测量水头净压值，从而来实现其监测任务。因为气泵吹气的压力基本是恒定的，即2.5kg/m2，那么水头的净压值就与水体密度有关，一般情况下，在同一个点，水体密度（通常ρ≈1.00t/m3）小的，测量的水位值就偏大；水体密度大的，测量的水位值就偏小。当水体有一定含沙量，其密度就大于1.00t/m3，测量的水位值就偏小。观测对比发现，其测量误差的大小与水位的变幅、含沙量的大小有密切的关系，也就是说平枯水的水位比洪水期的水位要准确、气泡水位计在水库比河道效果要好。

3、实测资料分析对比

WQC－1型气泡式水位计经过1年的运行，作为基本水位进行记录，并对新铺站8、20时进行比测，发现主要存在的问题如下：

①在枯水期（低水位）时，河水清澈，含沙量较小，水体密度接近1.00t/m3，固定安装的通气孔端口处，水流缓慢，人类活动较少，日水位的变幅在0.2～2.0m之间，水位的观测误差在±2cm内，个别测点在±3～4cm，基本上能满足现行的《水位观测标准》

②在汛期时，水位变幅大，涨落频繁，江河水体有一定的含沙量且不断变化，其相应的水体密度也在不断的变动。根据新铺站2005年6月份的资料分析，其相应的时刻水位与人工观测的值明显偏小（偏小范围在－2cm～－12cm），而且相当部分时间都超出误差允许范围，最大误差为－17cm，势必造成日、月平均水位误差超标。

4、使用过程中出现的问题

①该气泡式水位计对供电电压要求较高，当电压略低于12V时，水位计不工作或勉强工作（主要体现在泵气的时间由设计的5秒增加到6～7秒不等），测量成果有较大的误差，一般小变幅的水位，通常误差在±2～5cm之间。所以，运行期间，要经常检查电源电压，当低于12V时应及时进行充电。

②水位计设计有密度修正功能，虽然随时可以进行密度修正，但由于受到含沙量的影响，江河水体的密度在不断变化，每次（设置为五分钟）测量的水位不断产生误差。如果（特别是洪水期间）每隔1～2个小时进行设置密度修正，就不利于水位的实时监测以及实现无人值守的目标。

③按5分钟测量一次计，干燥剂要大约1个月更换一次，更换次数频繁而且操作要求高，不方便使用。干燥剂颗粒不起作用时又没及时更换将直接影响测读精度。

④记录显示不直观，反应慢，需2分钟时间。连接存储器或计算机，只能显示时间、水位数据，未有图形及变化过程，对于水文测站的水文预报、流量、泥沙测验的布测等工作的开展，带来不便。

结论

WQC-I型气泡水位计适合于水文站水位观测点不便建井或建井费用昂贵的地区，它具有安装、维护方便、操作灵活等特点。在使用过程中，应注意的事项：

①经常检查电源电压是否正常（电压低于12V以下需及时充电）；

②为确保通气管干燥，要注意干燥剂颜色变化情况，当干燥剂颗粒九成以上变红时要及时更换，更换时要特别留意勿将干燥剂颗粒倒入通气管，为避免此类事情发生，在倒入干燥剂时可先将通气管口用纸塞住或一边倒一边用一个手指将管口按住；

③要经常进行仪器漏气检测，以保证其测读精度；

④每天8时、20时要进行校测，校测应该先观测水尺后观测气泡水位计的水位，当出现仪器测出的数据与自记（或人工）记录数值超过允许范围时，要重新进行密度修正。洪水期间要加密校测次数，提高气泡水位观测精度。

⑤鉴于目前的所安装的气泡式水位计，在某些方面还不够人性化（需定期更换干燥剂，不断进行校测以便及时进行密度修正，数据显示、输出不够完善等），建议能否生产一批新一代的气泡式水位计，与水文自动测报系统连接，实现水位的实时监控。

[1]水位观测标准.GBJ138-90

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.026