[发明专利]结冰水体水位观测

说明书

本发明是一种水位观测方法，属于水利水文测量技术领域。

水体水位作为防汛抗旱、水资源利用最重要的水文信息，早在四千多年前，埃及僧侣用石砌暗沟接通到尼罗河的测井，洪水期间于井壁读记水位，以预告尼罗河的泛滥范围，后来发展为水尺。随着科学技术的发展，水利工作者一直在研究探索新的测量方法和测量设备，解决了实际问题，提高了工作效率，如浮子式自记水位计、超声波自记水位计、压力式自记水位计等。浮子式自记水位计价格低廉、简单可靠、精度较高，广泛应用于液面水体的水位观测，对结冰水体，其浮子传感器会被冻在冰块中，不能随水位上升或下降运动；超声波自记水位计只能应用于有液面的水体；在我国北方冬季观测水位，通常是人工凿冰采用水尺分时段观测水位。压力式自记水位计可用于结冰水体的水位观测，但价格昂贵，并具有时间飘移和温度飘移等问题，产生变系统误差，造成观测值误差超出《水位测量标准》规定的误差范围，在我国使用不多。

针对上述存在的问题，本发明对浮子式自记水位计的浮子传感器与水面接触的部分进行了防冻处理，使在极低的环境温度(-45℃)下都能够采用浮子式自记水位计对结冰水体的水位进行连续观测，且价格低廉，稳定性好、可靠性高。

本发明结冰水体水位观测，其方法简单，在放有浮子传感器的水井中，注入适量凝点低、比重比水轻、不溶于水、不挥发、无毒无腐蚀性的液体。经多种液体的性能指标分析和试验比较，采用油类物质较好，45号变压器油可以保证水井中的浮子传感器在环境温度-45℃以上正常运动，自动记录水体水位变化过程。浮子式自记水位计示意图如图1，主要包括砖砌水井或钢管或塑料管(1)、连通管(2)、浮子(3)、悬索(4)、编码器(5)、水位轮(6)、不溶于水的液体(7)和平衡锤(8)。

本发明的具体实施方案如下：

1)在历年最低水位与历年最高水位变化范围内，砖砌水井或钢管或塑料管需密封；

2)砖砌水井或钢管或塑料管的内径不变；

3)浮子采用耐油橡胶、尼龙、有机玻璃、塑料或不锈钢等耐油材料制造；

4)在结冰之前，向砖砌水井或钢管或塑料管中注入适量不溶于水的液体，液体物质的注入体积 V = k ρ π R 2 H ]]>式中：

V-液体物质注入体积(米³)

ρ-注入液体物质比重(吨/米³)

k-系数，变化范围1.0～1.3

π-圆周率

R-砖砌水井或钢管或塑料管半径(米)

H-历年最大冰厚(米)5)浮子平衡稳定后，将编码器的读数调整到与比测水尺读数相同。

采用本发明进行结冰水体水位观测，可提高结冰水体水位观测精度，减轻人工劳动强度，提高工作效力。