王化鑫，常春超，曲志強（松遼委水文局黑龍江上游水文水資源中心，黑龍江黑河164300）

黑龍江干流暢流期水位觀測防浪方案的應(yīng)用

王化鑫，常春超，曲志強
（松遼委水文局黑龍江上游水文水資源中心，黑龍江黑河164300）

文中闡述了手持激光測距儀在黑龍江干流暢流期水位觀測防浪方測驗中比測及應(yīng)用情況，并對通過觀測數(shù)據(jù)對比分析其與人工觀測值誤差。結(jié)果表明：兩種觀測方法結(jié)果吻合較好，觀測差值最大為1cm，兩種方法觀測值的相對百分比也在0.011%以內(nèi)，觀測效果理想。

水位；激光觀測；應(yīng)用

1 水位觀測設(shè)備及常用方法

1.1 水位觀測設(shè)備

目前，松遼委水文局所屬的水文站的水位觀測設(shè)備為直接觀測設(shè)備，主要是指各種傳統(tǒng)水尺。人工水位觀測水尺一般分為直立（高樁）式、矮樁式。選擇水尺形式時應(yīng)優(yōu)先選用直立式水尺，當(dāng)直立式水尺設(shè)置或測讀有困難，可選用矮樁式水尺。黑龍江上游中心的所屬水文站的水尺均為混合式，即高樁與矮樁水尺相結(jié)合。流冰可能破壞的區(qū)域設(shè)立矮樁水尺，其余為高樁水尺。設(shè)備簡單，使用方便，但工作量大。

1.2 水位觀測常用方法

黑龍江上游中心的所屬水文站的水位觀測方法，主要還是直接觀測，即人工觀測。人工直接讀取水尺讀數(shù)加水尺零點高程既得水位。測法簡單，比較方便，但存在人為誤差。

2 存在的問題及解決辦法

2.1 存在的問題

人工觀讀水位的誤差主要由以下方面產(chǎn)生：觀測員視線與水面不平行所產(chǎn)生的折光影響；波浪影響；水尺附近?？看换蛴衅渌系K物的阻水、雍水影響；時鐘不準；在風(fēng)浪、回流、假潮影響時觀察時間過短、讀數(shù)缺乏代表性。

黑龍江上游中心的所屬水文站水位觀測中存在的問題，表現(xiàn)在水位觀測設(shè)備簡單及觀測方法簡單方便，但工作量較大，而且無論是高樁水尺還是矮樁水尺觀測，都是通過讀取水尺（板）與自由水面的讀數(shù)計算水位值，所以很難消除波浪影響。江面出現(xiàn)風(fēng)浪是黑龍江經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，普遍做法是觀測者憑經(jīng)驗取均值。這一做法的弊端是觀測值受觀測者的主觀影響，人為誤差較大，不夠嚴謹。

2.2 水位觀測誤差的解決辦法

針對人工觀讀水位的誤差主要來源，黑龍江上游中心的所屬水文站在進行水位觀測時，做到了以下要求：觀測員觀測水位時，身體蹲下，視線盡量與水平面平行，避免產(chǎn)生折光；當(dāng)水尺受到阻水影響時，盡可能排除阻水因素，再進行觀測；校對觀測的時鐘；采取多次觀讀，取平均值；有波浪時，利用水面的暫時平靜進行觀讀或讀取峰頂峰谷水位，取其平均值。[3]但唯獨規(guī)范中要求“波浪較大時，可先套好靜水箱再進行觀測”這一條，始終沒有得到好的解決辦法。

南方及北方部分地區(qū)采用自計井等方法，解決了這一問題，但對于黑河地區(qū)這種受凍融以及冰凌災(zāi)害較嚴重地區(qū)而言，許多方法并不適用，針對這一問題，手持激光測距儀在黑龍江干流暢流期水位觀測防浪方案中得到了較好的應(yīng)用。

3 手持激光測距儀的應(yīng)用

3.1 簡易靜水裝置

利用高樁水尺管內(nèi)觀測方法，消除風(fēng)浪影響是思路。高樁水尺的下端與水體相通，根據(jù)連通器原理，管內(nèi)水位與江河自由水面是一致的，在有風(fēng)浪時，江水表面受風(fēng)浪影響起伏不定，出現(xiàn)波峰、波谷現(xiàn)象，管內(nèi)水位幾乎不受風(fēng)浪影響，這樣就起到了靜水的作用。

3.1 對水尺的安裝和改進

水尺沿水位斷面線上設(shè)置。觀測所用的水尺同傳統(tǒng)的直立式水尺相似，都是由水尺靠樁和水尺板組成，將水尺板固定在水尺靠樁上，但水尺靠樁底部留有部分空隙，使得水尺的下端與水體相通。水尺靠樁為鋼管材料制成，水尺板由長1.1 m的鐵質(zhì)材料制成。

安裝后，用四等水準測量的方法，測定水尺的零點高程和水尺靠樁的樁頂高程。有風(fēng)浪的情況下，利用激光測距儀測量水位，同時，可觀測水尺板的讀數(shù)，得到水位，進行比測；在無風(fēng)浪的情況下，可直接觀測水尺板的讀數(shù)，得到水位。

3.3 手持激光測距儀測水位原理

手持激光測距儀測水位原理同激光水位計原理是相同的，由于激光不能直接在水面進行反射而直接穿透到水底，故在水面需要放置反射板，工作時，安裝在水面上方的儀器向水面發(fā)射激光脈沖，通過接收水面對激光的反射，測出激光的傳輸時間，即可測得水位。

將手持激光測距儀垂直放于水尺頂端，利用激光測距儀觀測反射板到水尺頂端的距離hX，已知反射板厚度為a，水尺頂端高程H，則水位

TV124

B

1002－0624（2017）02－0030－01