□葉 飛 左天偉 左洪臣

地下水是水資源的重要組成部分，地下水動態(tài)監(jiān)測是地下水規(guī)劃管理、合理開發(fā)利用和水資源優(yōu)化配置調度的重要基礎工作。為了提高地下水動態(tài)監(jiān)測工作的質量，獲得規(guī)范、準確可靠連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，保定地區(qū)引入了C5315 型一體化遙測水位計，現(xiàn)將3 年來水位計運行情況加以分析，尋求其誤差產(chǎn)生的主要原因，以便于在今后的應用中加以借鑒。

1.地下水動態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

保定市地下水動態(tài)監(jiān)測工作始于1957 年，多年來為水資源管理和合理開發(fā)利用做出了很大貢獻。目前地下水動態(tài)監(jiān)測仍存在許多問題：現(xiàn)有地下水監(jiān)測井多為開采利用機民井，監(jiān)測數(shù)據(jù)不能體現(xiàn)真實的地下水動態(tài)變化規(guī)律；監(jiān)測井更換頻繁，資料連續(xù)性差，不滿足長期系列分析；監(jiān)測工作多為委托人工監(jiān)測方式，觀測員監(jiān)測水平參差不齊，測具維護不及時，監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差大、精度低、時效性不足。

保定市自2017 年起采用C5315 型一體化遙測水位計進行地下水動態(tài)監(jiān)測，地下水水位、水溫等監(jiān)測數(shù)據(jù)每日按時采集并傳輸至信息服務平臺，經(jīng)過3 年運行，該水位計大大減少了外業(yè)工作量，提高了數(shù)據(jù)精確度和時效性。

2.C5315 型一體化遙測水位計概況

C5315 型一體化遙測水位計由壓力式傳感器、通訊線纜、RTU（遙測水位計主體，含無線傳輸模塊、電池等）以及天線4 部分構成。

2.1 主要參數(shù)

（1）最大水位變幅：15m；

（2）最大靜水壓力：30m；

（3）分 編 率：水 位1mm，水 溫0.05℃；

（4）精 度：水 位0.05%FS，水 溫±0.2℃；

（5）氣壓補償方式：獨立氣壓補償；（6）時鐘誤差：≤±10s（10d）；

（7）工作溫度：壓力傳感器-20℃～60℃，數(shù)據(jù)傳輸裝置-40℃～85℃；

（8）數(shù)據(jù)存儲：＞5 萬條；

（9）數(shù)據(jù)傳輸方式：GPRS/GMS（支持物聯(lián)卡）。

2.2 工作原理

C5315 型一體化遙測水位計RTU、天線安裝在地面以上，壓力式傳感器通過通訊線纜懸掛在地下水專業(yè)監(jiān)測井內的歷史最低水位以下，按照設定的時間間隔進行數(shù)據(jù)采集，各項數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線纜傳至RTU 處理，再經(jīng)天線通過GSM/GPRS 網(wǎng)絡發(fā)送至信息服務平臺供人使用，見圖1。

式中：H—地下水水位埋深；

圖2 通訊線纜形變量與時間關系圖

L—壓力式傳感器至地面距離；

P—壓力式傳感器測得所處位置壓力；

P0—RTU 大氣補償單元測得地表大氣壓力；

ρ水—監(jiān)測井內水體密度，取1g/cm3；

g—重力加速度，取9.8N/kg。

C5315 型一體化遙測水位計在安裝時，應根據(jù)監(jiān)測井歷史最低水位設定通訊線纜長度，壓力式傳感器以歷史最低水位以下10m 為宜，且監(jiān)測井最高水位與壓力式傳感器所處位置距離不得超過其最大量程30m。壓力式傳感器按照設定的時間節(jié)點，對其所處位置的壓力P 和溫度數(shù)據(jù)進行采集，RTU 內大氣補償單元同時測量地表大氣P0，從而計算出壓力傳感器以上水體壓力，再通過水體密度、重力加速度等參數(shù)，換算出該段水體的高度，最后由傳感器至地面距離L 減去其以上水體高度，得出當前時間節(jié)點的地下水水位埋深數(shù)據(jù)H。

3.儀器使用影響因素

根據(jù)儀器工作原理及運行結果顯示，影響儀器測量準確度的主要因素為通訊線纜發(fā)生拉伸形變，致使壓力式傳感器至地面距離L 實際值與RTU 內預先設置值不一致，從而導致儀器測量水位埋深值較真實值偏小，可通過調整通訊線纜長度或調整RTU 預設值校準設備。經(jīng)統(tǒng)計，水位計在安裝360 天后線纜基本趨于穩(wěn)定，線纜拉伸形變量約5cm/100m，見圖2。另外，水體密度以及傳感器漂移也會一定程度影響水位測量精度。

4.結論

通過該型號水位計在保定地區(qū)的廣泛使用，提升了地下水觀測手段，完善了現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)了對地下水動態(tài)的實時監(jiān)控，大大提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度、時效性。但是，儀器通訊線纜拉伸形變會影響儀器測量精度，需在安裝后360 天內對設備進行校準，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確。□