C5315型一体化遥测水位计在地下水动态监测中的应用

□叶 飞 左天伟 左洪臣

地下水是水资源的重要组成部分，地下水动态监测是地下水规划管理、合理开发利用和水资源优化配置调度的重要基础工作。为了提高地下水动态监测工作的质量，获得规范、准确可靠连续的监测数据，保定地区引入了C5315 型一体化遥测水位计，现将3 年来水位计运行情况加以分析，寻求其误差产生的主要原因，以便于在今后的应用中加以借鉴。

1.地下水动态监测现状

保定市地下水动态监测工作始于1957 年，多年来为水资源管理和合理开发利用做出了很大贡献。目前地下水动态监测仍存在许多问题：现有地下水监测井多为开采利用机民井，监测数据不能体现真实的地下水动态变化规律；监测井更换频繁，资料连续性差，不满足长期系列分析；监测工作多为委托人工监测方式，观测员监测水平参差不齐，测具维护不及时，监测数据误差大、精度低、时效性不足。

保定市自2017 年起采用C5315 型一体化遥测水位计进行地下水动态监测，地下水水位、水温等监测数据每日按时采集并传输至信息服务平台，经过3 年运行，该水位计大大减少了外业工作量，提高了数据精确度和时效性。

2.C5315 型一体化遥测水位计概况

C5315 型一体化遥测水位计由压力式传感器、通讯线缆、RTU（遥测水位计主体，含无线传输模块、电池等）以及天线4 部分构成。

2.1 主要参数

（1）最大水位变幅：15m；

（2）最大静水压力：30m；

（3）分 编 率：水 位1mm，水 温0.05℃；

（4）精 度：水 位0.05%FS，水 温±0.2℃；

（5）气压补偿方式：独立气压补偿；（6）时钟误差：≤±10s（10d）；

（7）工作温度：压力传感器-20℃～60℃，数据传输装置-40℃～85℃；

（8）数据存储：＞5 万条；

（9）数据传输方式：GPRS/GMS（支持物联卡）。

2.2 工作原理

C5315 型一体化遥测水位计RTU、天线安装在地面以上，压力式传感器通过通讯线缆悬挂在地下水专业监测井内的历史最低水位以下，按照设定的时间间隔进行数据采集，各项数据经通讯线缆传至RTU 处理，再经天线通过GSM/GPRS 网络发送至信息服务平台供人使用，见图1。

式中：H—地下水水位埋深；

图2 通讯线缆形变量与时间关系图

L—压力式传感器至地面距离；

P—压力式传感器测得所处位置压力；

P0—RTU 大气补偿单元测得地表大气压力；

ρ水—监测井内水体密度，取1g/cm3；

g—重力加速度，取9.8N/kg。

C5315 型一体化遥测水位计在安装时，应根据监测井历史最低水位设定通讯线缆长度，压力式传感器以历史最低水位以下10m 为宜，且监测井最高水位与压力式传感器所处位置距离不得超过其最大量程30m。压力式传感器按照设定的时间节点，对其所处位置的压力P 和温度数据进行采集，RTU 内大气补偿单元同时测量地表大气P0，从而计算出压力传感器以上水体压力，再通过水体密度、重力加速度等参数，换算出该段水体的高度，最后由传感器至地面距离L 减去其以上水体高度，得出当前时间节点的地下水水位埋深数据H。

3.仪器使用影响因素

根据仪器工作原理及运行结果显示，影响仪器测量准确度的主要因素为通讯线缆发生拉伸形变，致使压力式传感器至地面距离L 实际值与RTU 内预先设置值不一致，从而导致仪器测量水位埋深值较真实值偏小，可通过调整通讯线缆长度或调整RTU 预设值校准设备。经统计，水位计在安装360 天后线缆基本趋于稳定，线缆拉伸形变量约5cm/100m，见图2。另外，水体密度以及传感器漂移也会一定程度影响水位测量精度。

4.结论

通过该型号水位计在保定地区的广泛使用，提升了地下水观测手段，完善了现有的监测网络，实现了对地下水动态的实时监控，大大提高了监测数据的精度、时效性。但是，仪器通讯线缆拉伸形变会影响仪器测量精度，需在安装后360 天内对设备进行校准，以确保监测数据准确。□