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1、文站的比测应用分析王占峰（陕西省延安水文水资源局 陕西 延安 716000）陕西水摘要本文介绍了非接触超声波自记水位计的原理、用途，结合实例探讨了它在实际中的具体应用，并提出了具体注意事项，具有一定的推广价值。非接触；超声波；水位计；误差分析；解决方案利关键词中图分类号：TV123文献标识码：A1 概述2.2 用途HW- 1000C 型（系列）非接触超声波水位计具有高度的灵活性和广泛的适应性。（1）在天然河流上或人工水渠上使用， 既 可 以 单 站 工 作 ， 也 可 以 组 网 控 制 多 点 水位。（2）在 水 库 使 用 ，监 测 坝 前 水 位 和 坝 下游水位，也可组成库区水位监测网
2、。还 可 灵 活 使 用 ，如 水 电 厂 拦 污 栅 、闸 门 前 后 压差监测系统。（3）高压塔（高压井）水位监测等多点自动监测系统。2.3 技术指标2.4 特点（1）在测量过程中没有任何部件接触水面，实现了非接触测量。（2）因 为 非 接 触 测 量 ，所 以 不 受 高 速 水流冲击、漂浮物的缠绕堵塞撞击以及水 质电化反应的影响。（3）不需建设观测井，基建投资小。（4）无 运 动 部 件 ，不 会 因 部 件 磨 损 锈蚀而产生故障，提高了无故障工作时间。（5）按 标 准 模 块 设 计 ，采 用 分 布 智 能程 式 ，可 做 多 种 组 合 ，能 够 满 足 各 种 条 件的各种使
3、用要求。（6）对 周 边 设 备 无 特 殊 要 求 ，具 有 很枣 园 水 文 站 位 于 西 川 下 游 的 延 安 市宝塔区枣园乡上贬沟村，隶属陕西省延安 水文水资源局。该站设于 1971 年 1 月，距 延河河口里程 13 km，是省级重要水文站， 主要承担水文断面以上水文要素的收集， 为国 家 防 部 、省 、市 、区 、防 办 等 七 个 部 门 提供实时雨量、水量信息服务。2 HW1000C（系列）型非接触超声波水位计简介表 1HW- 1000C 型（系列）非接触超声波水位计技术指标表2.1 超声波水位计工作原理HW1000C（系 列）型 非 接 触 超 声 波 水位计的工作原理
4、：当超声波在空气中传 播遇水面后被反射，仪器测得声波往返于 传感器到水面之间的时间，根据声速计算 距离，再用传感器安装高程减去施测处至 水面的距离，即得水位，公式表示为：H= 1 Ct(1)2H 水 =H 传 - H(2)式中，C声波在空气中传播的速度：t声 波 往 返 于 空 气 传 感 器 和 水面之间的时间； H声传感器至水面的距离； H 水水位；H 传声传感器安装高程。声 波 在 空 气 中 的 传 播 速 度 主 要 受 当时环境温度 T 的影响，声速经验公式为：C=331.45+0.61T(3)正 确 的 修 正 声 速 是 保 证 测 量 精 度 的关键。为此，HW- 1000C
5、 型（系列）非接触 超 声 波 水 位 计 采 用 温 度 补 偿 实 时 修 正 的 方 法 ，实 现 声 速 校准 ，以 使 测 量 精 度 达 到 规范要求。141/ 142SHAANXI SHUILI2011.1设备名称用途指标HW- 1000C10型水位测量端机安装开水位点， 定位测量水位， 最大测距 10m。1 变幅：1m10m。2 分辨率：1cm。3 精度：2 cm 概率95。4 工作温度：- 2555。5 温度：20RH90RH。6 信号输出：TTL/RS232/RS485/ 电流环 / 格雷码。7 工作方式：定时或连续测量。HW- 1000C20型水位测量端机安装于水位点，
6、定时测量水位， 最大测距 20m。1变幅：1m20m。2分辨率：1cm。3精度：3 cm 概率95。4工作温度：- 2555。5温度：20RH90RH。6信号输出：TTL/RS232/RS485/ 电流环 / 格雷码。7工作方式：定时或连续测量。HW- 1000C40型水位测量端机安装于水位点， 定时测量水位， 最大测距 40m。1 变幅：1m40m。2 分辨率：1cm。3 精度：FS3 cm 概率95。4 工作温度：- 2555。5 温度：20RH90RH。6 信号输出：TTL/RS232/RS485/ 电流环 / 格雷码。7工作方式：定时或连续测量。图 1 超声非接触测量水位示意图长距离输
7、水暗渠沉降观测系统的建立严亚敏李军安（陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院陕西西安710002）摘要本文从西安市黑河水库输水暗渠工程沉降监测技术方案设计的实例出发，针对线形输水工程沉降监测精度要求，详细叙述了建立整体统一、局部相对独立的高程基准网方案，探讨了基准 点选择、建立与稳定性问题、监测点优化布设问题、边坡较陡的垂直位移监测点观测方法问 题，通过测量成果分析验证了可靠性和精度。线形输水工程；沉降监测；方案设计关键词中图分类号：TV698.1文献标识码：A1 引言度要求的范围之内。2.2 监测网的布设方案（1）监测基准网采用精密水准测量方 法建立。在输水暗渠起末端有周城 3 国家等 级水准
8、点、永乐环 38 国家等级水准点，其 高程系统为 1985 国家高程基准，标 石 完 好 稳固；可作为本次沉降监测的起始高程数据 使用。（2）统 一 基 准 、整 体 联 系 与 局 部 相 对 独 立。输水暗渠监测基准是通过全网进行整体 联系，在 1985 国家高程基准下，将输水暗渠 沿 线 每 5km 布 设 的 基 准 点 统 一 组 成 三 等 水 准附合线路，起闭点附合于国家二等水准点 上，并将沿线各个监测部位的一个基准点纳 入到该线路中。各个监测部位由此点为起始 点，再布设 2 个基准点，构成相对独立的二等2 监测基准的选取和方案的设计西安市黑河引水输水工程建设的主要特点 是 路
9、线 长（80 余 km）、坡 比 小 ，建 筑 物 较多。沿线共设置渡槽、倒虹、汇流池、隧洞、箱 涵等水工建筑物近百座，且多建造在地质构 造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种力 的作用和自然因素的影响下，其工作形态和 安全状况随时都在变化。如洪沟渡槽的 3、4# 槽墩已下沉 12.5mm，造成箱 涵 漏 水 ，杏 树 沟 渡槽已出现漏水现象。对于如此长线路的引 调水工程，必须建立全线统一的、高精度的垂 直位移监测基准网，为工程运行管理期的沉 降 监 测 提 供 统 一 的 高 程 控 制 基 准 和 精 度 保 障。本次监测对象为输水暗渠、箱涵、渡槽及 沿线滑坡体、部分高边坡。沉降监测要达到
10、预期目的亦有诸多技术问题要研究解决，在监测方案设计和实施中主要有以下几个问题。2.1 基准点选择、建立与稳定性问题沉降监测基准是关系整个工程变形监测 数据可靠性的关键问题。基准点的确定不仅 涉及区域地质构造、建筑物的地质及岩土力 学、地应力的影响范围等，还与建筑物及岩体 变形量的大小及被监测对象的监测精度要求 有关。在充分了解地质情况、应力影响范围、 建筑物设计预计和允许变形值的情况下，确 定基准点的地理位置和埋设深度，使基准点 位于变性影响区域之外或其变形量在监测精记水位计比测 结 果 的 要 求 是 ：75%以 上 测 次误差不超过2cm，系统误差不超过1cm。冲淤变化，以便在测量水位时对
11、测距做出调整。如果冲淤变化不大，可以对水位计垂直探 头下的大块石头进行搬移清理，以免超声波 接触到石块，使得传输回来的水位值偏高。及4 误差原因分析时发现及时处理。人工记录详细时间及水位，为以后水位整编提供依据。（3） 延安地区 3 月、4 月、11 月属于沙尘 暴多发期，如果发现自记水位计记录出现忽 高忽低的情况，要查明原因，判断是否有外力 作用，是否由于超声波的探头左右大幅摆动 而造成此种情况。（1）枣园水文站属于山洪暴发区，洪水涨落急剧，如遇局部暴雨洪水，水头经过测验断面时可高达 1m 多，甚至会更高。自记水位计 每 6min 记录一次 将 无 法 识 别 ，所 以 每 次 有 暴雨过程
12、，人工记录的时间一定要精确，以便 和水位计进行比测。但是实际比测中，对比观 测不可能完全同步进行。如 8 月 11 日一次涨 水过程中，人工记录与自计记录情况：人工：时 间 18 42， 水 位 ，45 42，18 48，45 68，18 54，45 96，19 00，45 98，19 06，45，95。水位计：时间 1840，4534，1846，45 5，18 52，45 93，18 58，45 98，1905，4596，1911，4594。就比测情况来看，特别是涨落急剧的过程，涨落比测误差较大。但因历时短，对水量过程影响不大。（2）每一次洪水期过后，应特别注意河床高的兼容性，用户可作多种组
13、合，能够满足特定条件的各种使用要求。（7）采 用 实 时 全 变 量 自 动 温 度 补 偿 ，精度高。5 结论通 过 比 测 分 析 ，控 制 误 差 的 来 源 ，做 到出现问题及时处理和解决。HW- 1000C 型非接 触 式 超 声 波 水 位 计 收 集 的 水 位 资 料 符 合水位观测标准、水 文 测 验 手 册 中 规 定的 允 许 误 差 。该 仪 器 可 以 投 入 生 产 ，并 推广 应 用 。 陕 西 水 利（责 任 编 辑 ：周 蓓）3 允许误差水 位 观 测 标 准（GBJ138- 90）规 定 ：置信水平 95的综合确定度不应超过 3cm，系 统误差不应超过 1%。水文测验手册对自