摘要：作为基本的水文观测要素，水库坝前水位观测工作的开展对水文设备、观测人员等各方面提出了一定要求。基于这种认识，本文结合水库坝前水位观测情况，对水位观测问题进行展开了分析，然后从配套设备增设、规范作业和测点布设三个方面提出了改进建议，为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：水库；坝前水位；观测改进
引言
在日常的水文观测项目中，水库坝前水位观测工作十分重要，关系到水库防汛、兴利调节等工作能否有效开展。但就目前来看，水库坝前水位观测存在一定问题，无法对水库需水量等指标进行准确反映，从而不利于水库管理工作的开展。因此，还要加强水库坝前水位观测分析，提出有效改进措施，促使水文观测水平得到进一步提升。
1水库坝前水位观测情况
白河堡水库属于综合利用中型水利工程，承担当地供水和防汛任务。开展水库坝前水位观测工作，主要利用坝前水尺进行水体变化、入库流量和出库流量的反映，属于重要的水文测验内容。观测坝前水位，即需要以黄海基面为高程零点，对水库泄洪洞进口附近水面高出基面的垂直距离进行测定，以获得绝对水位。而水库观测站位于坝前泄洪洞左侧设有水位井，水位井内安装有浮子水位仪。在水位井外墙壁上设置有一组固定水尺，在非汛期每日8时用于对水库水位进行准点观测和上报数据，调水期间结合水位降幅进行水位加测，汛期加测6时水情，遭遇洪水等特殊水情随时进行水位观测发报。
2水库坝前水位观测问题
2.1水尺刻度问题
在坝前水位观测方面，水尺为最直接的观测设备。位于水库大坝泄洪洞左侧水位井外墙壁上。而水尺以白色为底色，其上数字为红色，刻度为黑色，最小刻度为分米。实际在开展观测工作时，人员最远需要在50m外进行水位观测，难以分辨清楚几厘米的误差。受这一因素的影响，人员需要依靠水位计进行坝前水位观测[1]。但水位仪在放水井内的工作平台上，摆动空间能够达到20m×0.8m大小。在泄洪洞流量发生改变时，井内水面会出现较大波动，导致水尺上观测出的水位值与水位仪读数之间存在较大差距，并且难以把握差值规律。如果将水位仪调整至井体外，冬季结冰后会出现浮子被固定的情况，导致水位仪无法使用，依然需要依靠水尺进行坝前水位观测，同样无法解决观测误差大的问题。
2.2观测视线问题
利用水位计进行水库坝前水位观测，需要根据水尺读数完成水位计调整，保证二者读数一致。但实际在操作的过程中，依靠人工进行水位观测容易出现精度差的问题。因为针对相同水位，由不同人在同一时间观测可能出现不同结果，甚至结果相差几厘米都属于正常。在观测人员视线与水面不平的情况下，折光显然会对观测结果产生影响。而受视线的影响，人们会按照不同折射标准进行水面水尺读数，也会根据自身经验进行读数预估。同时受测量误差、累积误差等各种误差的影响，将导致观测结果产生较大误差。从以往观测情况来看，最大误差能够达到5cm，远超观测规范要求的2cm，因此还需要采取措施提高观测精度。
2.3观测环境问题
采用以水位计观测为主，以水尺观测为辅的坝前水位观测方案，容易受观测环境的影响。因为在水面存在杂物干扰的情况下，就会导致观测结果不准。比如在冬季结冰期或洪水期，水面上存在漂浮物，将造成水位值无法准确读取。除此之外，水库面积较大，水面也容易受到潮汐、气压和水流等因素的影响，导致水面坡度发生变化[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆受这些因素的影响，无法利用任意一点水位对整个水库平均水位进行反映。从而对水位观测精度产生影响。分析问题产生原因可以发现，如果不考虑坝前水位平面形态,如水面重心有所改变，水位将发生变化，最终导致观测结果不具代表性。
3水库坝前水位观测改进
3.1增设配套设备
为提高水库坝前水位观测精度，可以完成配套设备的增设和对高科技新型设备的运用。采用多个水位计进行水位观测，利用算术平均法得到的水位值，替代单一的坝前水位。具体来讲，就是在增设水位井的基础上，更换原有落后设备增加新型水位观测设备。比如雷达水位计，安装方便精度高，可靠性高。能够实现实时无线通讯，使水文数据自动报测和接收。实际在水位井设置上，还要在河床冲淤不大、岸坡稳定、便于施工等河段选址。在大坝上游2300米输水洞闸室外安装一套雷达水位计。通过一金属长臂把雷达探测器伸出至水面上使之与水面垂直。冬季闸室外会进行破冰作业，保证闸室周围在冬季不结冰。确保探头始终能感应到不冻水面，使之能够真实的反应水位变化。通过双卡多模4G网络实现水位数据远程传输，确保水位信息能够得到及时上报。为实现多点水位观测，在大坝上游600米左岸悬崖上伸出一金属臂，安装雷达水位计。在原泄洪洞水位井外安装一套雷达水位计。形成上游、中游中和坝前三个水位观测点。利用算术平均法得到的水位值，替代单一的坝前水位。
3.2开展规范作业
使用水位计需要利用人工水尺水位进行观测值的调整，确保二者读数一致。在实际工作中，为保证水位观测结果准确，还要规范的利用水尺进行水位观测。考虑到水尺刻度问题，可以采用长2m的直立式塘瓷水尺，沿着水位观测断面，则要完成一组水尺桩的设置，然后在靠桩上进行水尺固定。靠桩安装需要做到牢固，实际作业时需要在坝坡进行靠桩嵌入，避免靠桩下沉。布设范围最高至高于坝顶高程0.5m，最低比历年最低水位低0.5m。在相邻水尺间，应当保证水位能够重合0.1-0.2m，达到连续观测水位的目标。每年汛前讯后还要采用三四等以上水准测量方法，对水尺的零点高程进行两次以上校正。为避免观测结果受人为因素影响，观测时应保证观测人员能够蹲下身体，保持视线与水面平行，尽量避免受折光影响。
3.3科学布设测点
采用多个水位计进行坝前水位观测，需要考虑到水位站建设位置，结合水位观测点平面布置形态对局部环境给水位观测带来的影响展开分析。通常的情况下，可以在水库水面重心连线两端进行观测点的布设，然后根据观测点离投影重心距离进行反比加权合成分析，得到具有代表性的水位观测点。在实践工作中，在有条件的情况下，还应尽量避免在距离进水口位置进行观测点布设，以免泄洪、取水等因素的存在导致观测结果受到影响[3]。而利用水尺进行观测，较容易受到 环境因素影响，因此还应在周围进行混凝土防浪墙的设置，保证水尺周围水面保持平稳。综合考虑各项因素，实现水位观测点的合理布设，能够使坝前水位观测精度控制在5mm内。
结论
综上所述，采用固定水尺和浮子式制动水位仪进行水库坝前水位观测，水位观测结果将受到水尺刻度、观测视线和观测环境影响，使得结果准确性无法达到水库管理工作要求。为实现水情的准确观测，还要进行配套设备的增设和先进新型仪器设备的使用。并做到规范开展作业和科学布设测点，从而做到有效开展坝前水位观测工作。
参考文献
[1]康晓军,段卫军,魏崴,等.十三陵水库水位观测平台改造[J].北京水务,2018(02):42-45.
[2]叶建新.闹德海水库坝前水位计冰冻期改进方法的研究[J].水利建设与管理,2015,35(09):41-43.
[3]王艳平.石头河水库坝前水位的观测与现状分析[J].陕西水利,2015(S1):28-30.
论文作者:郭鹏振
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/2
标签：水位论文; 水尺论文; 水库论文; 水位计论文; 水面论文; 读数论文; 误差论文; 《防护工程》2019年8期论文;