主河槽迁徙后高中低水位的全时段采集方法应用

李俊岭

（安徽沃特水务科技有限公司 合肥 230601）

1 问题提出

2019年8月，安徽省水利厅正式提出到2020年，实现全省小型水库雨水情自动测报系统全覆盖。因此，早期的河道水位监测系统由于河流冲淤造成的主河槽的位置迁徙，造成自计井不能监测低水位的情况需要解决（凡是具有自计井的河道肯定都是流域面积较大的河道）。本文介绍了在安庆相关水文站成功实施的主河槽迁徙后的低水位采集方法。沙河埠站于1954年4月23日设为水位站，1967年1月1日断面上迁1km 并改为水文站。测验项目有水位、流量、降水、悬移质输沙率。测验河段为砂质河床，冲淤变化剧烈。该站采用冻结基面，减1.945m即为黄海基面。测验河段顺直长度200m，河宽245m 左右。

2 实现方法

低水位的时候采用雷达电子水尺采集，中、高水位采用原来的自计井，也就是浮子水位计采集。其中的雷达电子水尺是完全防水密闭的。具体原理就是在现有产品平台采集基础上，增加一路雷达电子水尺，然后在结合软件综合判断就能解决丰水期和枯水期，也就是高、中、低水位的全时段水位采集问题。

在采集水位的时候，同时采集两个水位传感器的数值，然后根据设定的水位切换数值，看采集的低水位传感器的数值是否大于设定的水位切换值，若小于和等于，则取低水位传感器值作为综合后的水位值，若大于，则取设定的水位切换数值加上中、高水位传感器的值，作为最终综合后的水位值。原理框架图见图1。

3 技术原理

3.1 雷达电子水尺

其工作原理是：雷达式电子水尺是基于TDR 时域反射和ETS 等效时间采样技术的接触式雷达水位计，俗称雷达式电子水尺，或雷达水尺。电子仓发射微波脉冲，沿着导波杆传输。当微波遇到水面时，反射波沿导波杆传回电子仓，超高速计时电路精确计算出传导时间，实现水位的精确测量。雷达式电子水尺，是工业测距雷达在水位测量领域的创新应用，实现了电子水尺向高精度（毫米级），大量程（30m），高可靠，安装简便，免维护的技术跨越。雷达式电子水尺通过标准信号接口，与计算机、PLC 等连接，也可以与相应的显示、记录、控制装置（如RTU）连接，构成水位监测系统。

图1 原理框架图

3.2 浮子水位计

其工作原理是：浮子式水位计使用浮子感知测量水位的变化，工作状态下，浮子平衡锤与悬索连接牢固，悬索悬挂在水位轮的“V”形槽中。平衡锤起拉紧悬索和平衡作用，调整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水线上。在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。该仪器的水位轮测量圆周长为32cm，且水位轮与编码器为同轴联接，水位轮每转一圈，编码器也转一圈，输出对应的32 组数字编码。当水位上升或下降，编码器的轴就旋转一定的角度，编码器同步输出一组对应的数字编码（二进制循环码，又称格雷码）。不同量程的仪器使用不同长度的悬索能够输出1024～4096 组不同的编码，可以用于测量10～40m 水位变幅。

3.3 水文遥测终端机

水文遥测终端机是一种应用于水文监测的设备，主要对降雨量、水位、墒情等要素进行采集，存储，将采集数据转发至服务器平台的一种低功耗仪器设备。该设备一般应用于野外且无人值守，采用太阳能电池板+电池供电的组合方式，分布范围广，站点繁多，数据传输一般采用2G/3G/4G 通信方式。

4 结语

该方案是在已有水位采集系统上升级改进，使产品应用功能在任意低、中、高水位情况下都能使用，弥补了改建自计井的代价高、周期长的缺点，具有很强的先进性和经济性。该方案技术成熟且已经在现场运用4年。通过长时间的观察运用，此方案稳定可靠，具有重大推广意义，相信推广后定会实现其巨大的实用价值和市场价值■