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科普 | 电子水位尺的前世今生

发布时间:2020-11-16 08:37 人气: 来源:仁科风速风向传感器
在中华民族的历史长河中,人们为了发展生存,不断地进行新修水利、防治水害等改造自然的伟大斗争。因为各地水文差距悬殊。降水、径流、蒸发等水文因素在年内变化很大,所以在很早以前古人对水文的测报十分重视。
尺是观测水位的标尺,是水文工作的必备工具之一。水位尺的历史非常悠久,产生于人类波澜壮阔的治水实践,古人结绳记事,这绳中某一个结或许记录的就是某场洪水水位。
据史料记载,距今4000多年前的大禹治水时,相传禹治水用“随山刊木”、“准绳”和“规矩”等方法测量地形,观测水位。这是中国历史中第一次对水文的调查。
许慎于公元100年所著《说文解字》中说“测”字是“深所至也从水则声”。可知“测”就是从水位观测而来,后来就称水尺为“水则”。公元前 3世纪,中国的李冰在四川都江堰引水工程中,设石人水尺观测水位。隋代开始把石人水尺改为木桩和石碑式刻划水尺,这种题刻被称为水则,后来,人们又发明了固定在水中的木质水则。这已经接近现代水文使用的直立式搪瓷水尺了。
唐代以石鱼作水尺,今重庆涪陵白鹤梁上标记枯水水位的石鱼仍然清晰可见、栩栩如生。白鹤梁位于长江三峡库区上游涪陵城北的长江中,是一块长约1600米、宽16米的天然巨型石梁小岛。三峡水库蓄水之前,每年12月到次年3月,长江水枯时露出水面。古人认为,冬天长江的水位回落到一定位置时,第二年一定是个风调雨顺的丰收年,于是就用“刻石鱼”的方法记录长江枯水水位。
每当石鱼露出,就成为一件盛事,人们在江上聚会,在白鹤梁上刻石记载,文人墨客也赋诗填词。白鹤梁题刻始刻于唐朝广德元年,现存题刻165段,3万余字,石鱼18尾,其中涉及水文价值的题刻有108段,记载了唐代至现代1963年共1200年间的72个枯水年份,系统地反映了长江中上游枯水年份水位变化规律,为长江航道运输和水利工程建设提供了科学依据。
有人做过统计,唐宋以来分布在长江干、支流的洪水题刻有近1000处。当然,长江枯水水位的题刻也很多,仅在长江上游宜昌至重庆段就有11段, 题刻362处。
后来,英、法等帝国主义列强先后侵入上海,为了自己的航行安全和各种利益,他们在长江、黄浦江等河流,设置了一批水文测站,设立水尺和信号杆,悬挂水位标球。这是在长江水系内最早设置的观测水位(潮位)的近代水尺。清末,外国列强又设立了一些海关水尺。这些都是用近代方法进行水位观测最早的一批水文站。我国第一根水尺是1865年在武汉江汉关水文站设立的。
科技的发展,电子水位尺的出现让水尺告别人工监测时代。如今,水尺家族十分兴旺,各类材质、各种形状的水尺逐水而居,遍布大江南北、大河上下。
电子水位尺是新一代数字式传感器,是利用水的微弱导电性原理测量电极的水位获取数据,误差不会受环境因素影响,只取决于电极间距。可长期连续自动检测水位,适用于江河、湖泊、水库、水电站、灌区及输水等水利工程,以及自来水、城市污水处理、城市道路积水等市政工程中水位的监测。

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