龍金生

摘 要： 水文纜道是水文設(shè)備中的一種，水文纜道在進(jìn)行流量測驗(yàn)時(shí)，很容易受到測驗(yàn)人員、設(shè)備儀器以及其他因素的影響，從而降低流量測驗(yàn)的數(shù)據(jù)精度。本文通過對(duì)水文纜道流量測驗(yàn)的誤差進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際對(duì)水文纜道流量測驗(yàn)的控制對(duì)策進(jìn)行研究，希望為關(guān)注水文纜道流量測驗(yàn)的人群帶來參考。

關(guān)鍵詞： 水文纜道;流量測驗(yàn);控制策略

【中圖分類號(hào)】P335 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.284

引言：水文纜道作為流量測驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以完成對(duì)流量測驗(yàn)時(shí)機(jī)的控制，但是水文纜道在測流過程中依然留有測量誤差。因此，有必要對(duì)水文纜道流量測驗(yàn)時(shí)的誤差進(jìn)行分析并對(duì)控制策略展開研究。

1 測量誤差的來源分析

1.1 測深誤差

（1）軟質(zhì)淤泥河床誤差。

由于鉛魚的重量非常大，所以在軟質(zhì)淤泥河床中進(jìn)行測量時(shí)，鉛魚會(huì)因?yàn)樽陨碇亓康脑蛟谟|碰到河底之后自動(dòng)沉陷到河底淤泥中，從而給測量帶來誤差。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，鉛魚陷入淤泥之后會(huì)導(dǎo)致顯示水深大于實(shí)際水深。

（2）鉛魚下放過快產(chǎn)生的誤差。

若鉛魚下水之后的速度過快，就會(huì)導(dǎo)致鉛魚在觸碰到河床時(shí)出現(xiàn)失重的現(xiàn)象，此時(shí)懸索在受到水流沖擊之后便會(huì)出現(xiàn)彎曲，從而導(dǎo)致測量誤差的出現(xiàn)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，這時(shí)的顯示水深與實(shí)際水深之間的最大誤差能夠達(dá)到0.08米。

（3）未經(jīng)過濕繩改正導(dǎo)致的誤差。

在進(jìn)行水文纜道的流量測驗(yàn)時(shí)，若懸索偏角超過了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，即鉛魚觸碰=河底后偏角超過10°，若此時(shí)鉛魚重量為200kg且懸索直徑為6毫米，斷面水深不超過2米，則通過計(jì)算可以得出未經(jīng)過濕繩改正的測深誤差，這時(shí)顯示水深將與實(shí)際水深之間的測量誤差大約為0.07米。

（4）未經(jīng)過干繩改正導(dǎo)致的誤差。

在進(jìn)行流量測驗(yàn)時(shí)，當(dāng)懸索偏角大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即鉛魚到達(dá)水面之后懸索偏角超過5°引起的測深誤差。若此時(shí)行車架至水面高度以5米計(jì)算且斷面水深不超過2米，則通過公式計(jì)算之后能夠得出最終誤差結(jié)果，即顯示水深大于實(shí)際水深。

（5）未經(jīng)過纜道位移改正導(dǎo)致的誤差。

在受到河流流速影響后，纜道的懸索偏角大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即鉛魚到達(dá)水面之后其偏角超過5°未經(jīng)過纜道位移改正出現(xiàn)的測深誤差。若將行車架至水面高度以5米來計(jì)算，則鉛魚到達(dá)水面后懸索偏角為8°。纜道系數(shù)m=0.40。若此時(shí)鉛魚到達(dá)河底后其懸索偏角按照14°來計(jì)算，當(dāng)主繩垂度為5米、斷面水深小于2米，則得出的結(jié)果為顯示水深大于實(shí)際水深。

（6）鋼絲繩層數(shù)過多導(dǎo)致的誤差。

有很多纜道測深計(jì)數(shù)器會(huì)將傳感器設(shè)置在提放滾筒位置處。通常情況下，為了保證測量精度，鋼絲繩會(huì)在滾筒上纏繞2～3層。通過滾筒滾動(dòng)來輔助計(jì)數(shù)器完成數(shù)據(jù)采集，因?yàn)殇摻z繩每纏繞一圈其所用長度都會(huì)提升，所以鋼絲繩若纏繞過多就會(huì)導(dǎo)致記錄水深小于實(shí)際水深。

1.2 測距誤差

通常情況下，測距計(jì)數(shù)器的傳感輪都會(huì)設(shè)置于絞車巡回輪以及巡回鋼絲繩的位置上，在應(yīng)用時(shí)會(huì)依靠鋼絲繩來帶動(dòng)傳感輪完成計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器率定是為了確定度數(shù)與測量值之間的關(guān)系，以便降低計(jì)數(shù)器出現(xiàn)的誤差。就是在將經(jīng)緯儀、全站儀架設(shè)在與基線端點(diǎn)垂直的位置之后，鉛魚開到測深垂線進(jìn)行計(jì)數(shù)器讀數(shù)，并對(duì)基線與斷面測深垂線之間的水平夾角進(jìn)行記錄，計(jì)數(shù)器得出的數(shù)據(jù)為三角形斜邊，若將其作為實(shí)際起點(diǎn)距則測量后的河面寬度將會(huì)超過河面的實(shí)際寬度。

1.3 測速誤差

（1）干擾信號(hào)導(dǎo)致的誤差。

很多測流纜道都會(huì)選擇使用自動(dòng)計(jì)數(shù)器，若纜道與絕緣柱并沒有足夠的絕緣性能，就會(huì)在測速過程中產(chǎn)生干擾信號(hào)，從而導(dǎo)致測量得出的流速偏高[1]。

（2）接觸絲抖動(dòng)導(dǎo)致的誤差。

轉(zhuǎn)子式流速儀多數(shù)都屬于接觸絲式流速儀，在實(shí)際測速過程中很容易因?yàn)榻佑|絲出現(xiàn)抖動(dòng)而產(chǎn)生誤觸，并得到更多無效的流速信號(hào)，所以接觸絲抖動(dòng)會(huì)造成測量流速超過實(shí)際流速。

2 誤差控制

2.1 測深誤差的控制

（1）測驗(yàn)斷面的選擇。

測驗(yàn)斷面最好選用相對(duì)比較平整的硬質(zhì)河床，如果并沒有選擇條件則可以增加鉛魚底部托盤的尺寸，通過這種方式能夠降低鉛魚進(jìn)入淤泥后造成的測量誤差。在增加托盤尺寸時(shí)，還要著重考慮托盤大小的合理性，若托盤尺寸過大，就會(huì)導(dǎo)致懸索偏角的提升。在斷面穩(wěn)定且沖淤變化不大的測站中，可以通過大斷面來完成對(duì)水深的計(jì)算，但需要注意的是，若出現(xiàn)了大洪水則要及時(shí)完成大斷面的校驗(yàn)。

（2）降低鉛魚下降速度。

常見的循環(huán)及起重電機(jī)一般都屬于調(diào)頻電機(jī)，可以在鉛魚入水之后對(duì)其速度進(jìn)行控制，保證鉛魚速度在合理范圍內(nèi)就能夠解決鉛魚失重以及主纜反彈帶來的測深誤差。

（3）懸索干繩、纜道位移改正。

在進(jìn)行流量測驗(yàn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)懸索偏角超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，則需要對(duì)懸索進(jìn)行干繩、纜道位移的改正調(diào)整，以此來降低測量誤差。

（4）嚴(yán)格控制鋼絲繩層數(shù)或調(diào)整傳感器位置。

如果是水深不大的測站，在測量過程中需要將鋼絲繩層數(shù)控制在1到2層。若是測站的水深相對(duì)較大，則可以將測深傳感器設(shè)置在提放索可以摩擦到的其他位置，通過提放索來完成計(jì)數(shù)。

（5）測深計(jì)數(shù)器、測深改正率定。

為了確保流量測驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)精確度，測站在汛前需要對(duì)測深計(jì)數(shù)器以及測深改正數(shù)進(jìn)行率定。除此之外，在纜道調(diào)整、傳感器更換等工作結(jié)束后同樣需要進(jìn)行率定。

2.2 測距誤差控制

根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，水文纜道正式投入使用之前，需要對(duì)其采取測距計(jì)數(shù)器率定，若是對(duì)纜道主繩的垂直度進(jìn)行了調(diào)整或者更換了起點(diǎn)距傳感器同樣需要進(jìn)行率定。

2.3 測速誤差控制

（1）干擾信號(hào)誤差控制。

為了能夠消除干擾信號(hào)，需要加強(qiáng)水文纜道主繩以及工作繩的絕緣處理，在條件允許的情況下，測站需要進(jìn)行副索的架設(shè)，以此來確保信號(hào)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性，在測驗(yàn)過程中需要在接線柱位置包裹絕緣膠布，并采取入水試驗(yàn)對(duì)水的電導(dǎo)率進(jìn)行測量。

（2）接觸絲抖動(dòng)誤觸的誤差控制。

為了降低因接觸絲抖動(dòng)而出現(xiàn)的測量誤差，測站需要定期對(duì)接觸絲的接觸情況進(jìn)行檢查，保證流速儀20轉(zhuǎn)接觸絲可以觸碰一次，以免在旋轉(zhuǎn)過程中接觸絲對(duì)信號(hào)的多次記錄。如果調(diào)整完畢后依然有干擾信號(hào)出現(xiàn)，則需要對(duì)測速靈敏度旋鈕以及延時(shí)裝置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[2]。

結(jié)論：總而言之。水文纜道在測站中有著非常重要的作用，通過流量測驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)闇y站的后續(xù)各項(xiàng)工作奠定基礎(chǔ)。但是由于測驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)往往會(huì)受到外界因素的干擾，所以需要加強(qiáng)對(duì)測驗(yàn)數(shù)據(jù)的控制。相信隨著人們對(duì)水文纜道流量測驗(yàn)誤差重視程度的提升，誤差的控制效果一定會(huì)越來越好。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡根寶.南陵（二）水文站水文纜道流量測驗(yàn)精簡分析[J].陜西水利，2020（06）：63-64.

[2] 翟承暢.九里溝自動(dòng)測流站流量測驗(yàn)誤差分析[J].江淮水利科技，2019（04）：37+39.