目前黃河下游引黃水閘的流量測驗(yàn)以人工流速儀法為主，存在勞動量大、自動化程度低、資料時效性差等問題，難以滿足供水現(xiàn)代化管理的需要。黃河下游引黃水含沙量高、流態(tài)多變、渠斷面寬淺，常規(guī)的在線監(jiān)測儀器無法直接使用。在作物收割季節(jié)水渠內(nèi)秸稈雜草較多，影響流速儀正常作業(yè)，甚至造成儀器損壞。因此，研發(fā)一套適合黃河下游引黃水閘流量自動監(jiān)測設(shè)備，掌握變動河床條件下流量變化過程，進(jìn)而完成水量精確計(jì)算，具有重要意義。

為了進(jìn)一步提高供水管理水平，實(shí)現(xiàn)黃河供水的現(xiàn)代化、精細(xì)化、信息化管理，黃委供水局與河南黃河水文科技有限公司共同研制開發(fā)的變動河床條件下的流量自動監(jiān)測系統(tǒng)，將使引黃供水管理上一個新臺階。該成果還被來自鄭州大學(xué)、華北水利水電大學(xué)及有關(guān)科研院所的專家評價為總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

整體設(shè)計(jì)思路新

黃河下游引黃水含沙量高、流態(tài)多變，渠斷面寬淺、渠內(nèi)漂浮物多，給流量監(jiān)測帶來了諸多困難，如常規(guī)測速儀器使用受限、沖淤變化過程監(jiān)測困難、傳統(tǒng)設(shè)備的長期生存和運(yùn)行困難、流速自動監(jiān)測難度大等。為了解決這些問題，就必須改變過去傳統(tǒng)的測量斷面平均流速和過流面積的方法。項(xiàng)目組人員經(jīng)過研究討論，形成了設(shè)置流速傳感器、水位傳感器和淤積傳感器，分別對平均流速和過流面積進(jìn)行同步監(jiān)測；然后通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行分析、處理，計(jì)算出流量；最后將測量結(jié)果通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備傳送到數(shù)據(jù)中心的基本思路。另外，系統(tǒng)還應(yīng)有控制設(shè)備對整個系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行自動控制，配備電源、機(jī)柜等輔助設(shè)備保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

創(chuàng)新選用非接觸式儀器完成數(shù)據(jù)采集

流速和水位數(shù)據(jù)是否精確，是測流系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵?；邳S河水的現(xiàn)狀，研發(fā)組選用雷達(dá)流速儀和雷達(dá)水位計(jì)作為測量流速和水位數(shù)據(jù)的儀器。

引進(jìn)奧地利Sommer系統(tǒng)工程公司生產(chǎn)的雷達(dá)流速儀，具有多種自校和自我判別功能。在野外測流時，儀器能自動判別發(fā)射波是否穩(wěn)定、是否有足夠強(qiáng)度，如能保證所測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，儀器便開始測量；如果反射波太弱或者不穩(wěn)定，不能滿足測量要求，儀器會自動提醒使用者，同時也不進(jìn)行測速，以避免錯誤數(shù)據(jù)產(chǎn)生。

目前，用于水位在線測量的儀器設(shè)備很多，如浮子水位計(jì)、壓力水位計(jì)、氣泡水位計(jì)、超聲波水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)等。其中：前3種水位計(jì)均為浸沒（接觸）式測量，它們共同的缺點(diǎn)是隨著主流的擺動和沖淤的變化存在脫離被測水體的可能。而雷達(dá)水位計(jì)是非接觸測量儀器，能有效克服多泥沙和漂浮物的困擾等難題，可靈活地安裝在常年有水的區(qū)域上方。雷達(dá)水位計(jì)具有精度更高、工作更穩(wěn)定、壽命更長等優(yōu)點(diǎn)。雷達(dá)水位計(jì)向水面發(fā)射接收微波，微波在一般溫度下空氣中傳播速度可以認(rèn)為不變。微波發(fā)射和接收歷時可被測得，波速是恒定已知值，就可得到水位計(jì)至水面距離即水位值。

非接觸式的測量儀器懸掛于空中，儀器探頭不必接觸水體，有效避免了水中雜物和漂浮物的干擾，測量精度明顯提高，為最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度奠定了基礎(chǔ)。

創(chuàng)新使用大口徑油壓傳感器測量泥沙淤積厚度

淤積量的在線測量一直是斷面測量的一個難題。斷面不規(guī)則、沖淤變化劇烈是困擾測量工作的主要技術(shù)難題。傳統(tǒng)測量方法是人工加密測次提高測驗(yàn)精度，但也給基層職工增加了工作強(qiáng)度。

此次我們選用了XD-2202-240淤積厚度傳感器。淤積傳感器采用液壓系統(tǒng)與傳感器相結(jié)合的方式，利用河水相對密度與河底淤沙相對密度的差異，同時采集水位、水溫、流速，通過淤沙特性以及專門的算法得出淤沙厚度。在線淤積觀測設(shè)備對淤積量進(jìn)行連續(xù)定性監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)淤積超標(biāo)便由專業(yè)維護(hù)、管理人員對斷面進(jìn)行人工快速精確測量，并及時更新測流系統(tǒng)內(nèi)的斷面數(shù)據(jù)，保證整個測流的精度。

淤積傳感器作為首款在黃河上應(yīng)用的泥沙厚度計(jì)量儀器，解決了以前無法實(shí)現(xiàn)的泥沙厚度實(shí)時、精確測量的問題。這項(xiàng)技術(shù)對多泥沙河流測驗(yàn)非常重要，可以有效動態(tài)計(jì)算和修補(bǔ)過水面積，將成為相關(guān)技術(shù)在黃河上應(yīng)用的開創(chuàng)性成果。同時，泥沙治理的重要前提是泥沙測驗(yàn)，掌握準(zhǔn)確的泥沙資料是水利工程設(shè)計(jì)、防洪減災(zāi)和水資源保護(hù)利用的重要依據(jù)，也是治黃基礎(chǔ)研究的前沿性工作，此次淤積傳感器實(shí)現(xiàn)了泥沙淤積厚度的準(zhǔn)確計(jì)量，將為黃河泥沙治理提供重要的技術(shù)支持。

成功開發(fā)了自動監(jiān)測軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)是任何一個自動控制項(xiàng)目的大腦，有了大腦的正常工作，才能使系統(tǒng)既定目標(biāo)功能實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目組利用Delphi語言和 sqlserver數(shù)據(jù)庫，完成了軟件系統(tǒng)的開發(fā)。該軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：設(shè)置測流斷面和測流垂線，并能自動繪制河道斷面圖；計(jì)算流速平均歷時；設(shè)置測量點(diǎn)測量時長，自動計(jì)算平均流速；接收流速數(shù)據(jù)和輸入水位數(shù)據(jù)，計(jì)算流量并生成流量計(jì)算表；自動讀取水位計(jì)水位，計(jì)算水位比降、糙率；自動計(jì)算左水邊岸邊距與右水邊岸邊距；報(bào)表以標(biāo)準(zhǔn)Excel格式顯示，方便用戶打印、傳遞；往期報(bào)表查詢及流速查詢；能提示并自動跳到下一個起點(diǎn)距大一點(diǎn)的測量點(diǎn)，也可以反方向自動跳到下一個起點(diǎn)距小一點(diǎn)的測量點(diǎn)；具有數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)功能。

該軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，能滿足在無人值守的情況下長期運(yùn)行；可擴(kuò)展性強(qiáng)，軟件各個功能具有較高的內(nèi)聚，較低的耦合性，以滿足未來不斷變更的新需求；可復(fù)用性強(qiáng)，軟件盡最大可能做到通用，以便在以后的擴(kuò)展中可重用。

目前，該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定，系統(tǒng)維護(hù)方便，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。