[科普中国]-水位尺

简介

水位尺，是在江、河、湖泊或其他水体的指定地点测定水面高程的装置。 中国战国时代，水利家李冰在四川省灌县西北岷江中游主持修建都江堰时，在引水口“作三石人，立三水中”，“水竭不至足，盛不没肩”，并在石上刻着“水则”，共分二十四格，每格相当于一市尺。水位达到第十一格的时候，江水就漫过飞沙堰，流回外江。这三个测定水面高程的石人，是中国最原始的水尺，也是世界上最早的水位尺。李冰所进行的，则是世界上最早的水文观测工作。

双水位尺渠道测流一般而言，从20世纪50年代起至今，采用设于斗渠进口的“单水位尺”法测（定）流（量），然而，经验表明，上述“单水位尺”的测流成果往往不够准确。因此，山西滹沱河灌区最近几年一直在试验“双水位尺”法，“双水位尺”法非常简单，只是在斗渠进口处的原有水尺的下游约100m处，建立另外一支水尺，应注意两只水尺，老的和新的必须确切地建立成同一的水位零点高程。测流时，只同时记录两只水尺的水位，就可获得具有高精度的渠道流量。此外，利用“双水位尺”法还可以大致确定与水有关的事故位置。

测流方法：

等高程双水位标尺是在每条斗渠的测水点下游100m左右再设置与上游同等高程的水位标尺，然后把该段渠道断面整理平顺即可。水位观测员在做水位记录时，要同时观测上下两标尺，做好记录，并求出水位差。施测流量记录上也要显示出上、下游水位及水位差的记录。这样经过一定时期的资料积累，就有了等高双尺和流量关系的图表和相关资料。我们通过在干七斗、五支干五支几条斗渠上设置等高双尺，观测使用数年来，积累了一定的相关资料，也体会到使用等高双尺的好处很多。

（1）设置等高双尺，对观测水位时，水位变化的属性是上游来水变化，还是下游用水变化可以直观地判断出来，进而采取相应的措施。

（2）应用等高双尺观测记录的水位变化，由于参与了两尺之差的因素，即流速变化因素而选用的流量资料，所计算出的水量是附合实际且更具准确性的水量。据此水量计费不论对管理单位还是用水单位都是更具有公证性、合理性。表1中所列是五支董村斗2000年春浇期间一天时间内，单一标尺同等高双尺水量计算情况的对比。五支董村斗渠道纵坡1/1500，有受益面积3800 亩，其中高型地1800亩，低地2000亩，而且高地、低地分布不规则，有时节制浇高地，有时拉水浇低地。对于这样的渠道用水情况，等高双尺就更能体现其优越性，忻定干渠这样的渠道，这样的情况是很普遍的。如表# 中所列2000年4 月11日早晨开始到次日早晨24h内水量相差2808m2。典型时段如：21：00~22:00，单一标尺水位0.7m时，而等高双尺上尺0.70m，下尺0.65m。参考测流资料采用0.93m3/s ，而双尺水位差0.05m 的情况下，测得流量为1.21m3 /s。显然是浇低地流速加快，等高双尺量水、计水的准确性是显而易见的。

（3）用等高双尺，以两尺之水位差可直观出流速增大、减小的变化，判断测流是需要增加还是减少测次。应用等高双尺记录资料和测流资料整编成的流量关系曲线图有更好的实用价值。经较长时间的试验积累资料可大大减少测流次数，减轻量水工作强度。

（4）应用等高双尺，判断施水中出现的事故，通过几年实践已起到了很好的效果。特别是行浇期夜间水位有特变情况需要立刻作出水事的分析，等高标尺有重要的作用。在管理房和巡值据点间大都有节制闸和几处引水口。在水位突变低，两尺水位差缩小时，事出测点上游，水位突变高，两尺水位差缩小时，事出测点下游。水位突变低，两尺水位差变大，事出标尺下游，单一标尺不易分析事出何方。如：1999 年初冬傍晚，五支干西邢引水下输，管理房处标尺水位逐渐上升，两尺水位差在缩小，问上游四闸没有变化，判断是下游1.5km处车桥洞被淤杂物堵塞，立即派几人跟水下行，到车桥洞处发现事出所料，桥洞被堵，水将从渠堤溢出，及时处理总算没出事故。又如：2001年2月28日夜，五支干管理房水位突降0.1m 流量减少1/3，查两尺差缩小很多，判断事出上游，两巡渠人员立即查找，查至上游600m处发现节制闸有人偷压下2/3，节制闸上逼高水位0.4m，险些出了大事故。准确判断出事地点全靠等高双尺差的作用。

等高双尺在云南灌区五支干部分斗渠从1995年开始实验，积累资料。经过几年的具体操作深深感到使用等高双尺在滹沱河这样的自流灌区有着很大的实用性、准确性、可靠性和科学性。最初设施可能比单一标尺麻烦一点，但经过一、二年的实践和积累资料，就比单一标尺更简单了。情况可直观计算，可查表。实践证明在自流灌区测流点设置等高程双水位标尺是有较高的实用价值的，希望有条件的地方推广、应用1。

历史
最早的雨量器 我国南宋时，就已经有了用于测量降雨量的雨量器。这种雨量器的构造和计算方法已经失传，但南宋秦九韶著的《数收九章》一书中，有一个计算雨量器容积的算题。从这道算题可以推测那时的雨量器，并不是上下一样大小的圆筒，因为从雨量器里测量出来的雨水，还要经过计算才能求得降雨量。

我国明朝永乐末年(公元1424年)，国家制造了规格统一的雨量器，发到全国各州、县，要求各州、县按时报告降雨量。 这种雨量器曾传到国外，在朝鲜就曾发掘出我国明朝的雨量器。它是一个铜质的圆筒和石台组成的，圆筒高为一尺五寸，口径为七寸。这种雨量器与现在气象台站使用的雨量器相仿。

根据历史记载和考古发掘，证明雨量器是我国最早发明的。在西方，直到17世纪才开始应用雨量器。