Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪在石砻站水温测验中比测应用分析

Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪在石砻站水温测验中比测应用分析

林进辉 许博 王刚

福建省泉州水文水资源勘测分中心 福建 泉州 362000

江苏南水科技有限公司 江苏 南京 210012

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摘要：Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪采用温度传感器法测定取样点的水温，并与人工传统水温进行比测试验分析，寻求两者的相互关系，探讨Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪应用于石砻站的可行性

关键词：水温自动分析仪；传统水温；石砻站；比测

1 前言

水温观测是水文要素观测中一项十分重要的内容，主要在于掌握水温变化过程，是研究水量平衡、分析水面蒸发的重要因素。

传统江河水温观测地点，一般在基本水尺断面或其附近靠近岸边的水流畅通处，每日8时观测水温，用刻度不大干0.2℃的框式水温计，读数一般应准确到0.1～0.2℃。

目前单独运用于水文站的水温自动化监测仪较少，一般是结合流速流量监测或水质自动监测和含沙量自动监测仪器。为探寻自动监测站水温和人工观测水温的相互关系，石砻水文站开展了比测分析工作，分析建立了线性方程，根据方程推算人工观测值，然后对比进行误差分析，检验是否满足测验精度要求。同时，也比较分析了人工8时观测值和自动站2、8、14、20时4次观测值的关系。

2 测站概况

石砻水文站于1936年设立，位于泉州市南安市丰州镇，是晋江干流控制站，流域面积5061km²，是一类精度水文站，采用人工8时框式水温计在岸边水流畅通处监测水温。日平均水温直接采用8时水温替代。

石砻水文站水温观测始于1957年7月，年际水温变化幅度在18°C左右，最高水温一般出现在6-8月，最低水温一般出现在12-2月。

石砻水文站水质自动监测站始建于2009年，其中常规五参数测定是采用德国WTW五参数测定仪，水温测定是采用Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪。

3 温度传感器法测量水温的原理

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

石砻水质自动监测站采用Sensolyt 700IQ+SEA利用温度传感器器法进行水温监测，参照GB13195-91标准，测量范围在-5- 60℃，准确度：±0.5 ℃，分辨率 ：0.1℃。

4 比测实验分析

4.1 资料收集

收集人工观测和自动站2015年3月16日至12月31日共269组观测值（期间自动站因故障、维修，4月3日、4月26日、5月23日、6月8日、6月21日、7月11日～16日、8月28日、9月5日、9月7日～10日、9月29日、11月15日～20日缺数据），自动监测站最大水温31.9℃，对应人工施测水温31.6℃，相应日期6月18日；自动监测站最小水温17.4℃，对应人工施测水温17.6℃，相应日期12月31日。全年最高水位9.63m，最低水位8.53m，变幅1.10m，流量变幅在24.3-1590m3/s,含沙量变幅在0-0.704kg/m3，径流量38.69亿m3，属平水年。人工观测水温位置为起点距19m（即岸边水流畅通处），自动站监测水温的位置在起点距50m位置，两者均在水面以下0.5m施测。

4.2 同步观测水温比测分析

4.2.1 8时人工观测水温与自动站监测水温比较

如图1所示，可以看出自动站监测水温与自动站监测的水温随时间的变化过程基本一致，当自动站水温增大时人工观测值也相应增大，反之当自动站监测减小时人工观测水温也相应减少，当自动站监测水温达到峰值时人工站监测也达到峰值，且变化幅度基本一致。两者最小差值为0，最大差值为0.6°C，差值为零有58天。

4.2.2 关系定线

将人工观测水温与自动站监测水温进行比较，点绘人工水温与自动站水温关系图，经回归分析得相关方程：

T_人工 = 0.9734T_自动 + 0.6069。

相关系数R²=0.9973，相关性良好。

标准差=0.78%，总随机不确定度=1.6%，符合规定要求。

4.3 8时观测水温与自动站4段次观测水温比测分析

4.3.1 8时人工观测水温与自动站4段次观测水温比较

4段次水温观测时间分别为2、8、14、20时，间隔6个小时观测一次，一天当中水温的变化，一般来说2时的水温最低，14时的水温最高，8时小于20时水温，夏季温差在2°C左右，冬季在1°C左右。同时水温与当地气温以及降水关系显著，体现在流量变化最大的时候，水温都是变化较小的。

从统计表来看，人工观测水温与四段次观测水温观测值比较，最小差值0°C，最大差值1.7°C，在12-3月期间差值较小基本在-0.2-0.2°C左右，差值在1.0°以上的都在5-9月。发生这样原因主要是因为夏季，温差变化大，均值与8时水温有差值。

4.3.2 关系定线

对人工观测水温与自动站4段次观测水温进行拟合发现，人工值与自动化站成单一的线性关系，并通过综合定线确定最优相关关系：

T_人工 = 0.956T_自动 + 0.6849。

相关系数R²=0.9862。

标准差=1.7%，总随机不确定度=3.4%，符合规范规定要求。

5 结论

从比测结果可看成，

（1）Sensolyt 700IQ+SEA水温自动分析仪操作简单方便，可实现实时连续测量，其测量的水温值与人工观测值的过程基本一致，经过率定水温在17.6-31.6 °C区间是可以代表河道实际的水温值的。可以采用水温自动分析仪进行实时监测，实现水温监测自动化。

（2）鉴于8时观测值和4段次观测都和人工观测水温存在密切关系，建议日均值采用自动站4段次监测的水温来计算，更接近实际值。

(3)本次比测最大水温31.6°C，最小温度17.6°C，建议继续比测高于31.6°，低于17.6°两处的观测值，探寻低水温、高水温条件下两者的关系，发挥新仪器设备作用。

参考文献：

[1] 国家环境保护局, 水质 水温的测定-温度计或颠倒温度计测定法：GB13195-91