水文纜道測流系統應用分析

胡艷嬌 黃琦 田長濤

摘 ?要：纜道測流系統是信息化技術在水文測驗領域的創新應用手段之一，文章通過對HKL-4型纜道測流系統進行實例應用分析，說明了使用該系統的優點，同時也提出了具體應用注意事項和該系統的某些不足，為實際工作應用該系統提供參考。

關鍵詞：纜道測流系統;高水流量測驗;測驗精度對比分析;使用條件;應用建議

中圖分類號：P332 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）22-0165-02

Abstract： The cableway flow measurement system is one of the innovative application means of information technology in the field of hydrological testing. Through the application analysis of HKL-4 cableway flow measurement system， this paper illustrates the advantages of using the system， and puts forward some matters needing attention and some shortcomings of the system， so as to provide reference for the practical application of the system.

Keywords： cableway flow measurement system; high water flow test; comparative analysis of test accuracy; application conditions; application suggestions

前言

在高洪水文測驗工作中，流量測驗始終是監測人員面臨的艱巨任務，其工作難度和風險性均較大。由于北方河流洪水期水流速度快，洪峰持續時間短，流量大，洪水過程暴漲暴落，傳統水文測船或人工操縱手搖纜車測流方式不僅安全系數偏低而且測驗過程費時費力，極易漏測洪峰或產生較大測驗誤差，降低測驗成果質量。

隨著信息化技術在水文測驗領域的應用，水文纜道自動測流系統逐漸在各水文測站開始安裝使用，該系統具有安全、快捷、高效、準確的使用特點，得以被迅速普及使用。本文以HKL-4微機控制纜道測流系統為例，進行實例應用分析。

1 纜道測流系統功能簡介

纜道測流系統一般由：水文控制系統、數字絞車、鉛魚、信號系統、流速儀（adcp）組成。控制系統通過伺服電機控制器、PLC模塊、組態軟件精準控制運行，測量結果通過系統軟件自動計算，生成水文標準報表，上傳上級水文機關，打印紙質報告。部分系統除了通過流速儀實現一點法、兩點發、三點法的自動測流外，其創新點是可控制鉛魚沿水面水平運行，在搭載ADCP多普勒流速剖面儀時，可以穩定的將ADCP多普勒流速剖面儀沿水面斷面方向平行勻速移動。參數精度為：起點距0.1m，水深0.01m，起點距歸零誤差小于1%。水面、河底、流速信號可靠穩定，不同方式測流結果誤差在2%以內。水文數字控制絞車由起升系統、循環系統、排繩系統、PLC控制系統及觸摸屏組成。鉛魚一般內置ADCP安裝孔，可搭載流速儀和ADCP。鉛魚內部主體灌注金屬鉛，圓柱形觸底翻轉桿在鉛魚接觸河底時，感應接近開關，觸底翻轉桿可適用于任何河底狀況，并且不會鉤掛泥沙水草等雜物。信號系統置于鉛魚腹內的發射裝置進行信號發射，部分系統在垂掛鉛魚的鋼絲繩上加裝信號發射倉，鉛魚上的三個信號通過導線輸送到發射倉，同時采用太陽能電池板給蓄電池充電。將流速儀信號，水面信號和觸底信號通過發射倉的發射裝置發送給觀測房的接收裝置，由于信號通過空氣傳播，克服了信號不穩定現象。

2 HKL-4測流系統工作原理介紹

軟件系統由VB程序語言編程控制，具備人機對話功能。硬件系統由控制臺、信號傳輸、設備輸送系統組成。控制部分電器元件采用弱電壓（36V）。控制系統有手動與自動相結合兩種方式，適合現場靈活選擇。系統工作流程大體是由各類傳感器獲取各類測量信號，通過傳輸系統經計算機軟件判斷后發給控制系統，通過圖文顯示的方式實現數據采集處理和計算分析，最后直接輸出測量成果，該系統屬初級普及型纜道測流系統。

3 系統應用實例分析

水文纜道系統相比傳統測流方式雖然在安全性、便捷性、時效性方面有所特長，但在測驗精度上始終存在一定的不足，主要體現在起點距水平距離測定、垂線水深量取、測速點定位等方面。因此部分河道斷面可能會不適合系統應用，這就要求對系統要有足夠的使用分析和流量對比施測工作。

本文以黑龍江流域某大河站為例進行分析，該站集水面積10271km2，斷面穩定，控制良好，水位流量關系歷年呈單一線。在不同水位級共采用11次人工與系統自動測流過程進行對比分析。分析項目分別是起點距測量對比、測點深對比、垂線水深對比和流量結果對比。采用相關圖的方式進行分析評價，詳見圖1-圖4。

4 結束語

經分析可知，纜道測流系統各項測量成果與常規實測結果相關關系較好，圖中關系點斜率接近于1，各項系統誤差均小于2%，說明該站中高水時期可以應用纜道測流。測流系統雖然具有安全可靠，精度較高，成果計算實現了無紙化，減少誤差等特點，但使用時應注意斷面主索和河床情況的變化，這兩個方面的異常改變都會引起系統的測量誤差。在實際應用中還要針對不同水位級定期進行比測分析，隨時掌握測驗誤差情況。

參考文獻：

[1]曾慶生.水文統計學[M].水利電力出版社，1985.

[2]中華人民共和國水利部.GB50179-93河流流量測驗規范[M].中國計劃出版社.