黄河水利委员会玛曲水文站 甘肃省甘南藏族自治州 747000
摘要：玛曲水文站位于高寒、高海拔地区，冰期水位观测长期为人工观测，气泡水位计有效解决玛曲水文站冰期水位观测的技术难题，进而实现该站全年水位数据在线监测，从而有效解决多年来制约水位全年观测的瓶颈问题，这对今后实现水文站“有人看管，无人值守”的运行模式具有重要意义。
关键词：玛曲水文站；气泡水位计；比测分析
1、测验河段基本情况
玛曲水文站设立于1959年1月1日，由黄河水利委员会设立为基本水文站，是黄河上游的重要控制站。境内有140余条支流汇入黄河，是黄河上游的主要产汇流区。地理坐标位置东经：102°05´，北纬：330°58´，集水面积86048km2，距河口距离4284km。
2、气泡水位计工作原理
根据历年来黄河源区各站冰期水位及断面观测情况，以玛曲水文站为例，在河道封冻期间，水位观测断面或距离不远处通常会有清沟和冰涌造成的缝隙，冰下水位所受大气压与外界大气压之间是恒定关系，因此很适合利用气泡压力原理工作的仪器进行水位监测。
本项目所采用的WL-15气泡水位计利用物理原理：P=ρgh
P—压力；g—重力加速度；h—水深度。在一般情况下，在一个确定地点，ρ—水的密度、g—重力加速度是常量，只要测量出压力P，就可以计算出水深h。
因此其基本工作原理为：空气经过滤器过滤后，由气泵加压，通过单向阀、气室分别传向压力传感器和固定水下的测量导气管传送气压，基于密封的气体容器内各点压强相等的基本原理，当水下导气管口冒泡时，静水压力（水深形成的水压力）就与导气管内的气压相等，通过传感器测量的压力数据就可计算出相应水深，再加上探头恒定的基准高程，即可得到相应的水位数据。
3、水位观测情况
本次应用研究从2019年5月1日至2020年4月30日，其中2019年12月13日至2020年3月6日为稳定封冻期，其余时间为畅流期。稳定封冻期人工校核水位共146次，水位变幅范围为3407.34m～3407.75m，畅流期人工校核水位共642次，水位变幅范围为3407.86m～3410.89m。
4、数据分析
4.1稳定封冻期数据分析
通过对稳定封冻期数据分析得出：系统不确定度为-0.0036m，随机不确定度为0.03m，综合不确定度为0.03m。符合《水位观测标准》GB/T 50138-2010中6.2.3条置信水平95%的综合不确定度为3cm，系统误差为1cm的规定。
表4-1 稳定封冻期比测资料数据统计表
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4.2 畅流期数据分析
通过对畅流期数据分析得出：系统不确定度为-0.0049m，随机不确定度为0.03m，综合不确定度为0.03m。符合《水位观测标准》GB/T 50138-2010中6.2.3条置信水平95%的综合不确定度为3cm，系统误差为1cm的规定。
表4-2 畅流期比测资料数据统计表
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5结论
通过对畅流期和稳定封冻期的数据分析，玛曲（二）断面气泡水位计可以全年替代人工观测水位，尤其在稳定封冻期填补了水位无自动监测设备的空白。
长期以来玛曲（二）站由于高海拔、高寒的气候特点，冰期水位一直无法实现自动监测，稳定封冻期一直砸冰孔看水位，不仅增加了职工工作量，而且长期冰面作业对职工人身安全也有一定的隐患。此次的气泡水位计比测成功不仅减轻了职工工作量，也减小了安全生产隐患；进一步提高了测站现代化测报水平，加快了河源区水文自动监测的步伐。
使用中存在的问题：当气温低于20℃时，气泡水位计自动保护停止运行。由于玛曲站处于高海拔、高寒地区，2020年2月份气泡水位计由于气温过低停止运行数据中断。经过分析，对气泡水位计进行加装保温板保护，解决了气温过低停止运行的问题