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        提高水文纜道測深精度的方法

        2012-03-27 00:58:20董向東王燕鵬王德鋒河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局
        河南水利與南水北調(diào) 2012年10期
        關(guān)鍵詞:纜道垂度河底

        □董向東 □王燕鵬 □王德鋒(河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局)

        1.纜道水深測量概況

        纜道測深的原理,是用懸索懸吊鉛魚,測定鉛魚自水面下放至河底時,通過岸上的一些傳感裝置和計數(shù)表來測量懸索的入水長度作為實測水深。

        纜道測深的方法,使懸索懸吊鉛魚從空中開始下放,當(dāng)鉛魚放到水面時,將岸上的計數(shù)器歸零,然后鉛魚繼續(xù)下放,在下放的過程中,傳感器不斷將懸索下放長度傳至計數(shù)器進行記數(shù),當(dāng)鉛魚觸及河底時,記數(shù)停止,這時計數(shù)器所記的數(shù)即表示水深。該方法適用于各種水深流急的河流,應(yīng)用范圍廣泛,是目前江河斷面測深的主要測量方法。

        2.影響測深精度的主要因素

        用纜道測量水深的理想模式:一是,懸索行車的高程和位置都認為是固定的;二是,鉛魚有足夠的重量來克服偏角而能垂直下放到河底;三是,循環(huán)索的張力不變、垂度不變。這樣在岸上所計的數(shù)才能代表實測水深。

        而在實際測驗工作中,行車是由主索來支撐的,而主索本身富有彈性,會受外力發(fā)生上下彈動和變形,使行車高程發(fā)生變動;鉛魚入水后受力情況發(fā)生變化,起重索張力就會變化,因此循環(huán)索的垂度亦隨之變化;洪水期,受流速的影響,水下部分的懸索和鉛魚會受到水流的沖擊而偏向下游,產(chǎn)生不同程度的懸索偏角。這些都影響水深測量的精度。

        3.提高水深測量精度的措施

        3.1 主索要粗,垂度要小

        主索要粗,首先是自重大,當(dāng)受同樣外力作用時其位移就小,其次自重大其垂度也可以減小,就可以減小行車高程的誤差。

        3.2 鉛魚要重,循環(huán)索要細

        鉛魚重量大小,是直接關(guān)系到懸索偏角的大小。無論從實踐或理論上都可以證明偏角太大會造成很大的誤差,所以要減小偏角就要把鉛魚重量適當(dāng)?shù)丶哟螅瑫r在保證有足夠的安全系數(shù)的前提下,循環(huán)索應(yīng)選用直徑小一點。

        3.3 水面開關(guān)位置要適當(dāng),河底托板要靈活

        要求水面開關(guān)安裝在適當(dāng)?shù)母叨?,最好安設(shè)在垂直尾翼的上方,使整個鉛魚入水后,水面開關(guān)才起作用;河底托板要求是在足以克服水流沖擊力的前提下,力求輕巧靈活,不宜過于笨重。

        3.4 增加副索,減小懸索偏角

        由于流速的作用要產(chǎn)生偏角,偏角大了就會降低所測成果質(zhì)量,采取副索拉偏的輔助性設(shè)施,可以減小偏角,提高測驗精度。

        4.纜道測深的懸索偏角改正

        以上措施是改變測站基本設(shè)施來提高測深精度,而懸索偏角始終存在,所謂懸索偏角就是在流速的作用下,水下部分的懸索和鉛魚受到水流的沖擊力而偏下下游,與鉛垂線之間產(chǎn)生一個夾角θ(如圖1所示)。下面簡述一下懸索偏角的改正。纜道測深用計數(shù)器測讀,偏角改正包括三部分內(nèi)容,即干繩改正、濕繩改正、纜道位移及抬升改正,簡寫作Δ干、Δ濕、Δ位。

        如圖1所示,若偏角θ>10°,懸索支點至水面的高差于測得水深的比值(D/B/C),小于表1的數(shù)值,可對濕繩長度改正,若比值大于表1的數(shù)值,除作濕繩長度改正外,還應(yīng)作干繩長度改正。

        圖1 測深偏角改正示意圖

        表1 干繩長度改正的條件表

        偏角θ<10°,但干繩長度改正數(shù)超過水深1~2%時,只作干繩長度改正。干繩改正數(shù)=干繩長度×(1-cosθ).

        偏角θ>5°時,應(yīng)分別進行△干、△位的改正。首先做懸索水上部分的改正,包括△干、△位。其次做水下部分改正,求得濕繩長,再進行濕繩改正后得水深d。

        水深計算公式:

        式中:L—計數(shù)器讀數(shù);△濕—根據(jù)規(guī)范進行改正;△干= AB'×(1/cosθ-1),m;△位可用下式計算:

        式中:△升—主索升高改正值,m;△s—循回索伸長改正值,m;△面—水面開關(guān)至鉛魚底部的距離,m。

        5.結(jié)語

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們水文測驗的設(shè)施也在不斷的發(fā)展。如全(半)自動水文纜道控制臺的應(yīng)用,它實現(xiàn)了測深的自動化,代替了計數(shù)器讀數(shù),減小了傳感器讀數(shù)誤差;它實現(xiàn)了行車速度的無極調(diào)速,避免快速的起動和突然的剎車,減小了主索上下彈動的幅度,這都大大提高了測深的精度。另外水文纜道懸索的保養(yǎng)和維護也有益于提高測深的精度。最后我們應(yīng)該在每一次操作過程中細心操作,認真觀察;結(jié)束后總結(jié)經(jīng)驗,找出規(guī)律,精益求精,認真的工作態(tài)度和正確的工作方法才是提高水文纜道測深精度的關(guān)鍵所在。

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