普蔭寺測流站纜道測流流速儀法的誤差分析與對策

邵榮同 張莉莉

摘 要： 針對水文纜道的測試方法進行優(yōu)化，減少相應(yīng)誤差，對于提升我國整體水文測量工作的水平有著重要的意義。本文基于筆者的實際工作經(jīng)驗，對針對纜道測流流速儀法產(chǎn)生的誤差進行分析，并給出了相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞： 水文纜道;流速儀法;誤差分析

【中圖分類號】P335 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.245

1 序言

針對水文信息進行相應(yīng)的收集和整理，對于后續(xù)水利設(shè)施建設(shè)和調(diào)整而言十分必要。就當(dāng)前水域流速測驗來說，水文纜道是主要的流速測試設(shè)備，具備成熟的管理方式和廣泛的應(yīng)用范圍，同時加強了操作人員的安全性，所以針對水文纜道的測試方法進行優(yōu)化，減少相應(yīng)誤差，對于提升我國整體水文測量工作的水平有著重要的意義。本文基于纜道的流速儀法進行測試，針對纜道測流流速儀法產(chǎn)生的誤差進行控制，希望能為水文纜道的進一步應(yīng)用提供參考。

2 流速儀法的誤差來源分析

水文纜道測流流速儀法是利用水文來到來進行流速儀法的測流，當(dāng)前流速儀法仍是主流的流量測量方法，具備結(jié)果精度高、運行理論完整、精度控制好、成果可靠和工藝成熟等優(yōu)勢。流速儀法在測試的過程中需要求得斷面流量、平均流速、相應(yīng)水位和流速分布曲線等參數(shù)。具體的使用過程首先是在流域選擇相應(yīng)的測量斷面，在此過程中水文纜道能將流速儀運送到制定的位置;然后流速儀就可以對測量斷面的各個測點進行流速測驗，流速儀通過光線示波器來對流速進行測量;最后相關(guān)的計算機需要根據(jù)測流的流速和面積計算整體的流量，大大減少了人工計算的成本。同時也可以進行多次重復(fù)測試，提高測量結(jié)果的精度。因為流速儀法的精度是經(jīng)過多次對比后減小誤差得來，所以流速儀法也可以用來對新型的測流方法進行檢驗。但是根據(jù)筆者的實際工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，水文纜道測流流速儀法所得數(shù)據(jù)仍有相應(yīng)誤差，其誤差來源主要為以下幾個方面：

（1）測深誤差

測深誤差是纜道測流流速儀法的主要誤差來源，造成測深誤差的原因非常多，常見的原因可能是河床底部過軟或者淤泥堆積，造成測量設(shè)備直接下陷;或者測量設(shè)備的下放速度過快，使得懸索受到?jīng)_擊，進而產(chǎn)生彎曲對結(jié)果造成影響;或者懸索沒有進行干繩或者濕繩改正所造成的相應(yīng)誤差;或者鋼絲纏繞導(dǎo)致直徑增加，使得鋼絲繩對測深結(jié)果造成與影響;或者在測試前沒有進行測深計數(shù)器率定，進而導(dǎo)致結(jié)果誤差過大;或者沒有在測深計數(shù)器率定后進行測深改正數(shù)率定，同樣會造成誤差。以上種種因素大多是因為操作人員出現(xiàn)相應(yīng)的操作失誤所導(dǎo)致，大部分因素都可以通過規(guī)范操作進行解決。其所造成的結(jié)果是測量設(shè)備得到的深度出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，進而整體結(jié)果造成一定影響。

（2）測距誤差

測距誤差主要是對河面寬度的計算偏離了實際結(jié)果，因為測距計數(shù)器是通過水文測道的巡回輪進行操作，其具體的運作需要依靠測道的鋼絲繩進行技術(shù)，如果沒有進行測距計數(shù)器率定，計數(shù)器和實際的測值難免會出現(xiàn)誤差。所以在進行測距前需要完成測距計數(shù)器率定來對測量數(shù)據(jù)進行更正。

（3）測速誤差

測速誤差的原因同樣多種多樣，首先是纜道的自動計數(shù)裝置受到干擾信號影響，進而出現(xiàn)測得流速過大的現(xiàn)象;其次是流速儀接觸鋼絲繩是出現(xiàn)了抖動，進而導(dǎo)致多余信號出現(xiàn);第三是測點位置與纜道偏角產(chǎn)生影響，使得測得流速偏大;此外還可能是計算方法的選擇所造成的誤差，當(dāng)前計算方法都會存在一定誤差，所以在實際選擇的時候需要根據(jù)自身需要選擇所造成影響最小的計算方式。

3 纜道測流流速儀法的誤差控制

3.1 測量誤差控制

首先是測深誤差方面，操作人員需要嚴格執(zhí)行操作步驟，在具體測量前進行測深計數(shù)器率定，后進行測深改正數(shù)率定。同時選擇合適的測試斷面進行測試，放緩測量設(shè)備的入水速度，同時進行懸索干濕繩及纜道位移改正，控制鋼絲繩纏繞層數(shù)或改變測深傳感器安裝位置。

其次是測距誤差方面，纜道投入使用前，應(yīng)進行測距計數(shù)器的率定。遇纜道主繩垂度調(diào)整、更換起點距計數(shù)傳感輪等應(yīng)及時進行率定，以消除或減小測距誤差。

最后是測速誤差控制，首先要做好纜道主繩和工作繩的絕緣，條件允許的測站要架設(shè)副索，保證信號傳輸。測驗中，在流速儀接線柱處包裹絕緣膠布，有條件時要進行入水試驗，測試水的電導(dǎo)率。在流速儀接觸絲抖動誤差控制方面，為消除流速儀接觸絲抖動產(chǎn)生的誤差，應(yīng)經(jīng)常檢查流速儀接觸絲接觸是否良好，確保流速儀旋漿旋轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)，流速儀接觸絲接觸一次，避免產(chǎn)生多記信號數(shù)的情況。若以上調(diào)整后，同樣有干擾信號產(chǎn)生，則需要調(diào)整測速靈敏度旋扭或計數(shù)器的延時裝置。

3.2 測量方式優(yōu)化

在測量方式方面，筆者計劃利用網(wǎng)格法提高流速儀法的準確性。傳統(tǒng)的流速儀測量方法往往需要較長的河岸和特定的岸邊才能最大程度的提高其準確性，這在部分特殊水域中無法做到，所以傳統(tǒng)水文纜道測流流速儀法的結(jié)果有著一定程度的誤差。而網(wǎng)格法能夠很好的減小這類誤差，網(wǎng)格法顧名思義就是在河岸的水文纜道測上設(shè)置多個測量點，進而得到水道的水流平均流速，基于次數(shù)據(jù)來對水流流量測量結(jié)果加以修正。當(dāng)前利用網(wǎng)格法的相關(guān)技術(shù)有防堵陣列式風(fēng)量測量技術(shù)，能夠很好的實現(xiàn)上述構(gòu)想，在防粉塵阻塞的同時提高測量準確度。同時應(yīng)用于該技術(shù)的測量裝置能夠?qū)ψ陨淼幕覊m情況進行快速清除，最大程度減小因壓損而出現(xiàn)的誤差。所以筆者依據(jù)該水電站的實際經(jīng)濟情況，計劃采用防堵陣列式風(fēng)量測量技術(shù)來對現(xiàn)有的測量結(jié)果加以優(yōu)化。同時加裝配套的硬件和軟件設(shè)施，對該裝置進行智能化設(shè)置，進而滿足某水電站的實際需求。

4 總結(jié)

依照后續(xù)的試驗情況，在對水文纜道測流流速儀法進行優(yōu)化之后，該測試設(shè)備的變得更加的智能化和自動化，負荷相應(yīng)的速度加快的同時減小了功率波動，大幅度降低了工作人員的操作量?？偠灾?，水文纜道測流流速儀法還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H政策、經(jīng)濟發(fā)展、水利設(shè)施建設(shè)情況等條件進行調(diào)整，才能更好的因地制宜制定出相應(yīng)的水文纜道測流流速儀法優(yōu)化方案。本次所設(shè)計的相關(guān)方案還需要結(jié)合更多的變量進行調(diào)整，筆者在以后的工作生活中也將繼續(xù)深入此方面的研究，共同為我國當(dāng)前的水利領(lǐng)域發(fā)展做出貢獻。

參考文獻

[1] 韓繼偉，牛睿平，王巖，孟令鵬，邱福瓊，楊樹梅.虛擬垂線流速時差法流量計算方法研究[J].水文，2020，40（01）：52-57.

[2] 封一波，武宜壯，胡菲菲，殷懷進，胡必要.小許莊水文站二線能坡法自動測流系統(tǒng)應(yīng)用與分析[J].治淮，2019（09）：14-16.