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实验小流域尺度下高精度水位计的比测分析(二)


实验小流域尺度下高精度水位计的比测分析(二), 由连续监测2天的结果可知,压力式1型在静水条件下出现2.5mm或2.6mm的波动,说明其分辨率约为2.5mm,其显示位能达到0.1mm,但精度不会高于2.5mm。压力式2型、探针式和磁致伸缩式水位计的测量结果非常接近,在两天内监测到静水条件下水位逐渐下降1mm的过程(由于水面蒸发造成)。浮子式水位计出现两次0.5mm阶步式水位下降,说明其分辨率为0.5mm,精度可达到1mm。从30分钟内的监测结果可知,探针式水位计监测的水位波动为0.01mm;压力式2型和磁致伸缩式水位计监测的水位波动为0.02mm,偶尔会出现0.03~0.04mm的波动;浮子式水位计未出现水位波动变化;压力式1型在短期内仍会出现2.5mm或2.6mm的波动。

2 比测结果

2.1 静水稳定性比测结果

图3(a)和图3(b)给出定水位稳定性实验的各个水位计连续监测2天和30分钟测量结果。由连续监测2天的结果可知,压力式1型在静水条件下出现2.5mm或2.6mm的波动,说明其分辨率约为2.5mm,其显示位能达到0.1mm,但精度不会高于2.5mm。压力式2型、探针式和磁致伸缩式水位计的测量结果非常接近,在两天内监测到静水条件下水位逐渐下降1mm的过程(由于水面蒸发造成)。浮子式水位计出现两次0.5mm阶步式水位下降,说明其分辨率为0.5mm,精度可达到1mm。从30分钟内的监测结果可知,探针式水位计监测的水位波动为0.01mm;压力式2型和磁致伸缩式水位计监测的水位波动为0.02mm,偶尔会出现0.03~0.04mm的波动;浮子式水位计未出现水位波动变化;压力式1型在短期内仍会出现2.5mm或2.6mm的波动。

        图3 不同水位计的静水稳定性实验结果.png

                                           图3不同水位计的静水稳定性实验结果

2.2 阶步式升降水位比测结果

图4(a)和图4(b)分别给出阶步式升水位条件下水位计比测结果。由图4可知:在升水位过程中,压力式1型的优良误差随水头的增加呈负向增加的趋势,相对误差呈减小的趋势,趋于-0.5%;探针式水位的优良误差从+0.14mm降到-0.59mm,优良值随水头的增加而增大,但相对误差随水头的增加而减小,由0.5%趋于-0.2%;浮子水位计的优良误差在-0.5mm左右波动,这与其分辨率为0.5mm相对应,相对误差的优良值也是随水头的增加而减小,由-1.6%趋于-0.2%;磁致伸缩式水位随水头的增加没有表现出显著的变化趋势,在-0.15~+0.25mm之间变化,其相对误差随水头的增加而减小,由0.8%趋于0%;压力式2型水位的优良误差为-0.16mm,呈小波动式降到-0.38mm,优良值随水头的增加而增大,其相对误差随水头的增加而减小,由-0.6%趋于-0.1%;

图4(c)和图4(d)分别给出阶步式降水位条件下水位计比测结果。在降水位过程中,压力式1型水位计优良误差的优良值随水头的减小而减小,由3.5mm降到0.5mm左右,相对误差的优良值随水头的减小呈增大趋势,从-1.5%降至-3.0%;探针式水位优良误差的优良值随水头的减小而增大,从-0.65mm至-0.07mm,但相对误差变化不变,在-0.3%和-0.1%之间;浮子水位计优良误差在-0.5mm左右波动,相对误差的优良值也是随水头的减小而增大,由-0.1%趋于-2.1%;磁致伸缩式水位随水头的减小没有表现出显著的变化趋势,在-0.76~0.06mm之间变化,在水头100mm以上时,其相对误差为-0.1%~-0.3%,水头小于100mm时,在±0.5%之间变化;压力式1型水位计优良误差随水头的减小由-0.40mm呈小波动式降到-0.23mm,其相对误差在小水头情况下(小于50mm)达到-1.0%左右,其他情况都在-0.4%~-0.1%之间变化。

从综合比测指标看,压力式1型水位计的综合优良误差*大,在升、降水位过程分别为1.1mm和2.2mm;浮子水位计升、降过程的综合优良误差接近,分别为0.52mm和0.46mm,相差0.04 mm;压力式2型水位计升、降过程的综合优良误差接近,分别为0.25mm和0.29mm;探针式水位计升、降过程的综合优良误差分别为0.25mm和0.36mm,相差0.11mm;磁致式水位计升、降过程的综合优良误差分别为0.10mm和0.38mm,相差0.28mm。

2.3 模拟洪峰条件下比测结果

图5(a)给出三角堰静水池内水位计监测的水位过程,由图5可知:5种水位计的水位过程接近,但压力式1型水位计在低水位时出现明显的锯齿状波动,而其他4种水位计能刻画出比较连续的水位过程。从峰值上看,磁致伸缩式水位计测量的峰值*大,为148.59mm;其次是探针式水位计,为147.29mm;测值偏小的是浮子式和压力式2型水位计,峰值分别为134.5mm和138.47mm,与*大值相差约10mm。压力式1型水位计测量的峰值界于中间,为145.0mm。从峰现时间看,*早出现峰值的是探针式水位计,其次是浮子式和磁致伸缩式水位计,*后出现的是两种压力式水位计(表3)。

2.4 天然径流条件下的比测结果

图5(b)给出2018年8月31日13时至24时之间的降雨产生地表径流经过三角堰时的5个水位计监测到的水位过程线。由图5可知:5种水位计的水位过程接近,但压力式1型水位计在低水位时会出现明显的锯齿状波动,而其他4种水位计能刻画出比较连续的水位过程。从峰值上看,探针式水位计测量的峰值*大,为78.27mm;其次是磁致伸缩式伸缩式水位计,为77.50mm,与前者相差不到1mm;测值偏小的是压力式1型和2型水位计,峰值分别为76.30mm和76.83mm。浮子式水位计测量的峰值界于中间,为77.0mm。从峰现时间看,*早出现峰值的是浮子水位计,其次是探针式和磁致伸缩式水位计,*后出现的是两种压力式水位计(表2)。

                      图4 阶步式升降水位条件下水位计比测结果.png

                                                       图4阶步式升降水位条件下水位计比测结果http://www.leidayeweiji.com/

              图5 多种水位计测水位过程的比测结果.png

                                                      图5多种水位计测水位过程的比测结果

                                      表2 多种水位计测量水位过程的峰值和峰现时间.png

                                                    表2 多种水位计测量水位过程的峰值和峰现时间

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