ELF-1型浮標(biāo)的研制及應(yīng)用

黃國(guó)立 殷冰冰

摘 要浮標(biāo)法測(cè)流是流量測(cè)驗(yàn)的一種重要形式，為進(jìn)一步推廣浮標(biāo)測(cè)驗(yàn)方法，需研制出一種規(guī)格統(tǒng)一，夜間發(fā)光便于定位的浮標(biāo)，為水文測(cè)驗(yàn)爭(zhēng)取時(shí)間，為黃河水文資料掌握第一手寶貴資料提供保證。

關(guān)鍵詞浮標(biāo);發(fā)光;統(tǒng)一

1 研制背景

浮標(biāo)法測(cè)流是流量測(cè)驗(yàn)的一種重要形式，主要適合于山溪性河流和漂浮物多、暴漲暴落的洪水測(cè)驗(yàn)。在黃河上、中游山溪性支流，浮標(biāo)法測(cè)流是一種重要的流量測(cè)驗(yàn)方法。此外，浮標(biāo)法測(cè)取流量也是大江大河較為普遍的測(cè)驗(yàn)方法，在流速儀以及其他測(cè)驗(yàn)設(shè)施無法滿足測(cè)驗(yàn)條件時(shí)，運(yùn)用浮標(biāo)法來測(cè)取流量。

較之其他流量測(cè)驗(yàn)方式，浮標(biāo)法流量測(cè)驗(yàn)具有“選材容易、造價(jià)低、投放速度快、易操作、易成活、穩(wěn)定性強(qiáng)、測(cè)流速度快、安全性能好”等優(yōu)點(diǎn)。

目前在黃河上使用的浮標(biāo)樣式不一，有草把、氣球等多種漂浮物作為浮標(biāo)來進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，夜間測(cè)驗(yàn)點(diǎn)燃草把來定位，運(yùn)用的漂浮物不同，試驗(yàn)系數(shù)不同。

通過對(duì)目前草把浮標(biāo)的使用情況分析，發(fā)現(xiàn)存在以下不足：

一是用草把扎制的浮標(biāo)很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)一致，大小一樣，流量測(cè)驗(yàn)時(shí)使用同一浮標(biāo)系數(shù)，造成存在一定的測(cè)驗(yàn)誤差，影響測(cè)驗(yàn)精度。

二是用草把扎制的浮標(biāo)如果存放時(shí)間較長(zhǎng)，受溫度、濕度的影響較大，容易變形、失重，甚至不能使用，給流量測(cè)驗(yàn)工作帶來不利影響。

三是草把浮標(biāo)在水中運(yùn)行時(shí)，受水浸泡及水流大小影響等原因，入水深度會(huì)發(fā)生變化，測(cè)得的水面流速也會(huì)受到相應(yīng)影響，進(jìn)而影響到測(cè)驗(yàn)精度。

四是夜間用草把浮進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)時(shí)，需要在草把上放置可燃的照明物，因在水中運(yùn)行，受波浪、風(fēng)力等的影響，照明物經(jīng)常會(huì)熄滅，影響浮標(biāo)的成活率。

此外，在一些測(cè)站，制作浮標(biāo)的草把也不易收集到，給草把浮標(biāo)制作帶來難題。

綜上所述，為進(jìn)一步推廣浮標(biāo)測(cè)驗(yàn)方法，急需研制出一種規(guī)格統(tǒng)一，夜間發(fā)光便于定位的浮標(biāo)，為水文測(cè)驗(yàn)爭(zhēng)取時(shí)間，為黃河水文資料掌握第一手寶貴資料提供保證。

2 浮標(biāo)制作的規(guī)定

參考水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范，對(duì)水面浮標(biāo)的制作有以下要求：

（1）浮標(biāo)入水部分，表面應(yīng)較粗糙，不應(yīng)成流線型。浮標(biāo)下面要加系重物，保持浮標(biāo)在水中漂流穩(wěn)定。浮標(biāo)的入水深度，不得大于水深的1/10。

（2）浮標(biāo)露出水面部分應(yīng)有易于識(shí)別的明顯標(biāo)志。

3 新型浮標(biāo)的設(shè)計(jì)與制作

通過廣泛調(diào)研和分析設(shè)計(jì)，研制開發(fā)了一種新型的水面浮標(biāo)，該浮標(biāo)的主要部件有：

3.1 浮子

通過認(rèn)真研究和調(diào)研，結(jié)合黃河口實(shí)際，浮子選用黃河口漁民捕魚常用的魚漂作為浮子。

3.2 浮子支撐

選用和浮子中間空隙粗細(xì)一致PVC管材作為浮子支撐。

3.3 圓柱實(shí)心鋼材或沙子

選用圓柱實(shí)心鋼材或沙子作為浮子的配重。

3.4 醒目標(biāo)志

制作三角紅旗固定在浮子支撐上作為醒目標(biāo)志。

3.5 夜間發(fā)光標(biāo)志

選用一組LED燈作為夜間測(cè)驗(yàn)發(fā)光標(biāo)志。

具體制作方法：

（1）將漁民捕魚常用的魚漂上部刷成紅漆，達(dá)到標(biāo)志醒目，下部用細(xì)沙打磨，粘貼上細(xì)沙或其他細(xì)小碎顆粒，表面達(dá)到較粗糙，增加浮標(biāo)在水流中的摩擦力。

（2）購(gòu)置粗細(xì)與魚漂中間空隙大小一致的PVC管材穿過浮子，PVC管材總長(zhǎng)1100厘米，其中上部露出部分80厘米，下部配重PVC管件30厘米。PVC管材上部與魚漂結(jié)合處用塑料夾環(huán)固定，可以隨時(shí)拆卸。

（3）在水中經(jīng)過多次浮力及配重試驗(yàn)，在魚漂下部PVC管材中加上圓柱實(shí)心鋼材或沙子配重，使浮標(biāo)在水中露出1/10部分，達(dá)到規(guī)范使用要求。

（4）為了在水中觀測(cè)方便，魚漂上部PVC管材中加系醒目紅旗。

（5）為了方便夜間觀測(cè)，在PVC管材頂端加配五個(gè)LED發(fā)光燈泡。

4 新型浮標(biāo)的特點(diǎn)

4.1 水中漂浮穩(wěn)定性好

經(jīng)過多次浮力及配重試驗(yàn)，新型浮標(biāo)在水中只露出浮子上部的1/10左右，且在水中移動(dòng)和水流保持一致，不容易歪倒，穩(wěn)定性能良好。

4.2 白天測(cè)驗(yàn)紅色小旗易辨認(rèn)

魚漂上部PVC管材中加系紅旗，觀測(cè)時(shí)在水中十分醒目，目標(biāo)明顯，容易分辨。

4.3 夜間測(cè)驗(yàn)LED發(fā)光燈泡亮度明顯

夜間測(cè)驗(yàn)時(shí)，LED發(fā)光燈泡亮度明顯，容易觀測(cè)，且不受風(fēng)力和水的影響，不容易熄滅。

4.4 材料統(tǒng)一，系數(shù)穩(wěn)定

該浮標(biāo)制作材料統(tǒng)一，重量一致（1.8kg），入水深度一致，率定好的系數(shù)穩(wěn)定，容易推廣使用。2019年利津水文站通過流量測(cè)驗(yàn)對(duì)比，推求出的浮標(biāo)系確定為數(shù)0.88。

4.5 容易存放

該浮標(biāo)因制作材料良好，可以長(zhǎng)時(shí)間存放，且各部分可以隨時(shí)拆開，運(yùn)輸、存放方便。

4.6 LED發(fā)光燈泡拆卸方便

白天測(cè)驗(yàn)時(shí)，可以將LED發(fā)光燈泡拆除，夜間測(cè)驗(yàn)時(shí)再裝上，十分方便。

5 新型浮標(biāo)的應(yīng)用

該浮標(biāo)2019年5月在利津站研制成功并得到應(yīng)用，使用效果良好，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。