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        C5315型一體化遙測水位計在地下水動態(tài)監(jiān)測中的應用

        2020-12-28 02:04:06左天偉左洪臣
        河北水利 2020年11期

        □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。□

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