水位初认识(手写版)

水位
水位观测
水位作为指示河流、库区汛情的基本水文要素之一,是水情信息的重要组成部分,是防洪调度及洪水预报的重要依据。

江河水位、灌区引水渠水位对合理利用水资源、发电、灌溉、抗洪救灾、河堤和水坝的安全有着十分重要的作用。

水位观测包含两方面的意义：（1）水位是水利建设、防洪抗旱工作的重要依据。

水利工程的规划、设计、施工和管理需要水位资料；桥梁、港口、航道、给排水等工程建设也需要水位资料。

防洪抗旱中，水位资料更为重要，它是水文预报和水文情报的依据，同时水位也为航道，城市用水等服务的基本资料。

（2）水位是推算其它水文数据并掌握其发展变化过程的直接资料。

在水文流量关系推算和研究中，河流泥沙、冰情等分析中，都需要水位资料。

根据《水文测验规范》中对水位观测的具体要求，水位观测首先要再精度上满足使用要求，观测时间和观测次数要适应一日内水位变化过程，满足水文预报和水文情报的要求，一般情况下，日测1~2次，有洪水、结冰、流冰、冰雪融水不给河流时，要增加观测次数，使得测量结果能完整反映水位变化过程。

在观测精度方面，要满足单独使用水位时所应具备的精度，同时配合其它项目使用时，还需满足该项目对水位资料的精度要求，在一般的水位观测中，读数精度要求准确至0.01米，对于上下比降断面水位差小于0.20米的河流，比降水位应读至0.005米。

在洪水水位观测中，此时段已满足控制洪水过程要求，但满足不了预报中推算洪水传播时间要求，这时，应按推算洪水传播时间的需要增加次数。

水位观测技术
目前，水文测验中水位观测设备分为水尺、接触式水位观测装置、浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计、电子水尺等。

（1）水尺。

每个水文观测点必需的水位观测设备，观测站直接观测水尺上的水位高度，水尺直接置于观测点处的海水中而无阻碍，《规范》要求2cm的观测精度，观测站在短时间内连续读取几个水位数据取均值作为其中间时刻的水位，观测数据加入了人为的经验判断，主观因素影响较大。

（2）接触式水位观测装置。

包括水位测针、悬垂式水位计两种类型。

悬垂式水位计是一种直接读数并自动测量校核水位的仪器，解决了由于地形条件限制而难以设立直立式水尺的问题，主要用于江河、湖泊、库渠等水域内的坚固坡岸、桥梁和水工建筑物岸壁上进行水位观测，工作方式以水为导体，通过悬锤测得仪器至水面的垂直距离，再换算成水位。

（3）浮子式水位计。

敏感元件是个浮子，浮子对应水位变化在垂直方向上移动，可以目视也可以自动显示，自记仪的浮子与记录部分紧密相连，通过铰接头与记录笔连接，记录长度一般不超过1昼夜。

这种仪器构造简单、操作简单、不消耗电能，但由于采用机械传动、机械式码盘，因此故障率很高，而且在某些情况下（如浮子被卡）还会给出错误的信息。

此外，使用浮子式水位计需建设专用的水位测井，增加了费用而且水位测点的选择受地形、环境因素的限制。

（4）压力式水位计。

利用传感器处静水压力转换成水位。

压力式水位计可分为压阻式与气泡式两类。

此外，还有振弦式测压仪器。

由于压力式传感器直接置于河流中，水流冲击、悬浮物以及河流泥沙都会给测量带来影响，因此必须配备相应的辅助设施并结合河流的现场实际情况合理安装。

（5）超声波水位计。

超声探头发出超声波经水面反射后，再由超声探头接受。

测量超声波发射从水面反射返回的时间间隔从而测得水位。

超声波水位计分为气介质和液介质。

缺点是容易受风浪的影响，尤其是闸下水位，水流急，浪涌大，所以闸下不宜
安装超声波水位计。

（6）电子水尺。

一种触点感应式水位测量装置。

水位遥感技术
常见的水位传感器有非接触式超声波水位计、气泡式水位计、电子水尺等多种，它们分别使用于不同的测量环境和水体特性的水位监测。

（1）非接触式超声波水位计。

在测量过程中没有任何部分解除水面，所以不受高速水流冲击、漂浮物的缠绕阻塞、撞击的影响，对周边设备无特殊要求，具有很高的兼容性。

在技术上，采用实时全变量自动温度补偿，测量精度高。

（2）气泡式水位计。

基于平衡原理的一种应用，测量时先经过一小段时间，环境压力传输给传感器并记录为零;内部气泵将上一次测量后渗入的水排出测量管，微控监视器检测气管内的压力，一旦排空气管内的水，水泵停止工作，传感器信号测量值传给数模转换器修正，一直到下一次被触发。

适用于测量水域开阔或观测管内水位值。

（3）电子水尺。

利用水的电阻效应或电容效应，每隔一定距离的电子水尺上安装一个传感器。

水位有变化时，将产生电阻效应或电容效应，测量由水位变化引起的电阻或电容值变化，经过换算可得到水位信息。

另一种是采用电子开关，每隔一定最小测量距离安装一个水位感应开关，水位有变化时将触动开关。