ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應(yīng)用

□肖麗媛（遼寧省本溪水文局）

ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應(yīng)用

□肖麗媛（遼寧省本溪水文局）

文章通過對ELZ-1D型水文纜道的工作情況及在普樂堡水文站的應(yīng)用成果分析，指出本型號水文纜道的適用環(huán)境及技術(shù)特點(diǎn)。在水文工作中，水文纜道近年來得到了廣泛地應(yīng)用，通過技術(shù)的不斷改進(jìn)，水文纜道的使用與操作越來越便捷，測驗(yàn)精度也越來越高，已經(jīng)完全能夠滿足水文站的日常流量測驗(yàn)。在普樂堡水文站地區(qū)，由于降雨量充沛，且都為山區(qū)地形，所以本地區(qū)河道比降大，流速與流量也大，所以纜道的應(yīng)用極大地提高了工作效率，為保質(zhì)保量完成水文測驗(yàn)工作提供了有力的支撐。

普樂堡水文站；水文纜道；工作原理；應(yīng)用分析；優(yōu)越性

0 前言

普樂堡水文站位于桓仁縣境內(nèi)大雅河干流上，屬鴨綠江流域。該站控制流域面積526 km2，屬于山區(qū)性小河站。測驗(yàn)方式為低水在下游200 m處渠道施測，中高水采用水文纜道，高洪為浮標(biāo)法測驗(yàn)。該站斷面具有河道比降大、斷面窄、流速快的特點(diǎn)，測站基本大斷面寬136 m，常年水面寬平均84 m，平均水深在0.65 m以上，特別適合水文纜道的應(yīng)用。

1 ELZ-1D型水文纜道基本結(jié)構(gòu)

ELZ-1D型水文纜道，如圖1所示。主要由運(yùn)行控制設(shè)備（主索、循環(huán)索、支架、拉線、地錨、導(dǎo)向滑輪、運(yùn)載行車、驅(qū)動(dòng)絞車）、信號傳輸系統(tǒng)、水文絞車交流變頻無級調(diào)速控制、PLC編程控制系統(tǒng)、測距系統(tǒng)和流量測驗(yàn)設(shè)備等部分組成,可實(shí)現(xiàn)對鉛魚的多個(gè)方向調(diào)節(jié)及停車控制，并對全斷面范圍內(nèi)的起點(diǎn)距、水深、測流歷時(shí)、流速等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。通過本型號纜道可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)流量測驗(yàn)（選配）、手動(dòng)測流、人工錄入數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)流量報(bào)表計(jì)算、大斷面測量、纜道泥沙采樣（選配）等功能。

2 工作原理

2.1 纜道操控裝置工作原理

ELZ-1D型水文纜道操控裝置主要由交流變頻控制系統(tǒng)、手動(dòng)操作系統(tǒng)、水深控制系統(tǒng)和水文流速測算系統(tǒng)等部分組成，通過水文絞車、鉛魚和水下信號裝置的結(jié)合完構(gòu)成水文纜道測量系統(tǒng)。

2.1.1 交流變頻速度控制系統(tǒng)工作原理

通過控制鉛魚實(shí)行出、回、上、下等方向的運(yùn)動(dòng),進(jìn)行各測點(diǎn)的停車和行車信號。同時(shí)利用PLC可編程控制器提供的運(yùn)行命令來實(shí)現(xiàn)以上功能及隨時(shí)終止各個(gè)方向的運(yùn)行命令并使電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1.2 纜道測距儀工作原理

本測距儀分為起點(diǎn)距和水深兩部分，起點(diǎn)距、水深傳感器是由應(yīng)起重輪和循環(huán)輪，采用器與絞車轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接相聯(lián)的方式，使光電編碼傳感器感與水文絞車轉(zhuǎn)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)信號反饋。

2.1.3 水文流速測算儀工作原理

流速測算儀工作原理就是根據(jù)明渠流量測驗(yàn)的流速面積法原理設(shè)計(jì)，通過流速及面積測驗(yàn)得出流量Q＝V·S（V:流速、S：面積） （1）

S由實(shí)測水深計(jì)算所得。

V通過轉(zhuǎn)子流速儀計(jì)算公式所得：

其中：V：單點(diǎn)測流歷時(shí)內(nèi)平均流速（m/s）;K：槳葉水力螺距; C：轉(zhuǎn)子流速儀常數(shù);T：測流歷時(shí)（秒）;N：測流歷時(shí)（T）內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù);K、C均為常數(shù)，T和N為實(shí)測所得。

2.1.4 河底信號工作原理

河底信號是在鉛魚到達(dá)河底時(shí)，通過信號反饋使鉛魚停止繼續(xù)運(yùn)行。在鉛魚接觸到河底時(shí)，通過鉛魚托盤上的強(qiáng)磁鐵會(huì)感應(yīng)到信號，變頻器接受到該信號立刻停止鉛魚運(yùn)行。水面信號是水面信號接收器感應(yīng)到水面的信號后同樣反饋到變頻器。

3 ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應(yīng)用分析

該型纜道在普樂堡水文站得到良好應(yīng)用，2012年在普樂堡水文站投入運(yùn)行以來，測驗(yàn)人員于當(dāng)年共進(jìn)行多次對比測驗(yàn)。測驗(yàn)方法是在同一斷面分兩組人員，一組操作水文纜道，另一組采用船測。通過對比測成果分析，該型水文纜道測驗(yàn)誤差滿足《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》要求。具體情況詳見圖2。

圖2 普樂堡站2012年纜道比測關(guān)系圖

通過比測成果可以看出：該水文纜道系統(tǒng)與流速儀常規(guī)測驗(yàn)（船測）平均誤差Δ＜±5%，最大誤差Δ=±5%，滿足《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》要求。

4 優(yōu)越性分析

隨著近年來國家對水文行業(yè)的重視，逐年加大了對水文行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，水文纜道的建設(shè)及應(yīng)用是對傳統(tǒng)水文測驗(yàn)的一次跨越式發(fā)展，隨著科技的進(jìn)步，水文纜道技術(shù)也得到了極大的提高，由過去的手動(dòng)操作變成現(xiàn)在的自動(dòng)化半自動(dòng)化操作，ELZ-1D型水文纜道在上一代基礎(chǔ)上又進(jìn)步了許多。ELZ-1D型水文纜道能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化或半制動(dòng)化操作，一人便可完成流量測驗(yàn)，極大地節(jié)省了人力資源，提高了工作效率。提高了流量測驗(yàn)的精度和安全性。在前些年，水文站的流量測驗(yàn)大部分采用船測，也出現(xiàn)過一些安全生產(chǎn)事故，造成了不必要的人身和財(cái)產(chǎn)損失，這也與現(xiàn)在以人為本的安全生產(chǎn)要求不符，水文纜道的應(yīng)用便很好的解決了這一問題，同時(shí)水文纜道還可以測得更高水位的洪水，測驗(yàn)精度有了提高。ELZ-1D型水文纜道具有全方位自我保護(hù)功能，基本避免了人為誤操作。該型水文纜道具有預(yù)置定點(diǎn)停車及左右河岸、水上、河底等全方位極限設(shè)置自動(dòng)停車保護(hù)功能。并具備停車止動(dòng)和測點(diǎn)自動(dòng)減速停車功能（保證停車無慣性和測點(diǎn)停車鉛魚無擺動(dòng)）。同時(shí)選用河底托盤和矢重式河底傳感器，具有河底停車和自動(dòng)反提停車功能。在避雷方面也具有全方面的避雷功能。ELZ-1D型水文纜道具有水深計(jì)數(shù)器水面自動(dòng)清零和手動(dòng)測流時(shí)流速自動(dòng)測算及顯示功能。可搭載其他水文測驗(yàn)設(shè)備設(shè)施，無需改造，安全方便。在進(jìn)行流量測驗(yàn)或泥沙測驗(yàn)時(shí)，可單獨(dú)掛載走航式ADCP或橫式泥沙采樣器。

5 結(jié)語

通過對ELZ-1D型水文纜道綜合分析，此纜道具有精度高、操作簡便、控制靈活、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，十分適合在山區(qū)性窄深河道應(yīng)用。是符合水利部水文纜道建設(shè)規(guī)劃的新型水文纜道綜合測量設(shè)備之一，能廣泛應(yīng)用于我國水文纜道、測船站的現(xiàn)代化測流建設(shè)。該水文纜道不但具有較高的測驗(yàn)精度，也減輕了人工測驗(yàn)的工作量，并且完全淘汰了測船，保證了測驗(yàn)人員的人身安全，在基層水文測驗(yàn)工作中發(fā)揮了不可替代的作用。

TV 213.4

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1673-8853（2016）12-28-02

2016-10-12

（責(zé)任編輯：劉長垠）

肖麗媛（1981-），女，遼寧沈陽人，工程師，主要從事水文測驗(yàn)工作。