提高水文缆道测深精度的方法

□董向东 □王燕鹏 □王德锋（河南省新乡水文水资源勘测局）

1.缆道水深测量概况

缆道测深的原理，是用悬索悬吊铅鱼，测定铅鱼自水面下放至河底时，通过岸上的一些传感装置和计数表来测量悬索的入水长度作为实测水深。

缆道测深的方法，使悬索悬吊铅鱼从空中开始下放，当铅鱼放到水面时，将岸上的计数器归零，然后铅鱼继续下放，在下放的过程中，传感器不断将悬索下放长度传至计数器进行记数，当铅鱼触及河底时，记数停止，这时计数器所记的数即表示水深。该方法适用于各种水深流急的河流，应用范围广泛，是目前江河断面测深的主要测量方法。

2.影响测深精度的主要因素

用缆道测量水深的理想模式：一是，悬索行车的高程和位置都认为是固定的；二是，铅鱼有足够的重量来克服偏角而能垂直下放到河底；三是，循环索的张力不变、垂度不变。这样在岸上所计的数才能代表实测水深。

而在实际测验工作中，行车是由主索来支撑的，而主索本身富有弹性，会受外力发生上下弹动和变形，使行车高程发生变动；铅鱼入水后受力情况发生变化，起重索张力就会变化，因此循环索的垂度亦随之变化；洪水期，受流速的影响，水下部分的悬索和铅鱼会受到水流的冲击而偏向下游，产生不同程度的悬索偏角。这些都影响水深测量的精度。

3.提高水深测量精度的措施

3.1 主索要粗，垂度要小

主索要粗，首先是自重大，当受同样外力作用时其位移就小，其次自重大其垂度也可以减小，就可以减小行车高程的误差。

3.2 铅鱼要重，循环索要细

铅鱼重量大小，是直接关系到悬索偏角的大小。无论从实践或理论上都可以证明偏角太大会造成很大的误差，所以要减小偏角就要把铅鱼重量适当地加大，同时在保证有足够的安全系数的前提下，循环索应选用直径小一点。

3.3 水面开关位置要适当，河底托板要灵活

要求水面开关安装在适当的高度，最好安设在垂直尾翼的上方，使整个铅鱼入水后，水面开关才起作用；河底托板要求是在足以克服水流冲击力的前提下，力求轻巧灵活，不宜过于笨重。

3.4 增加副索，减小悬索偏角

由于流速的作用要产生偏角，偏角大了就会降低所测成果质量，采取副索拉偏的辅助性设施，可以减小偏角，提高测验精度。

4.缆道测深的悬索偏角改正

以上措施是改变测站基本设施来提高测深精度，而悬索偏角始终存在，所谓悬索偏角就是在流速的作用下，水下部分的悬索和铅鱼受到水流的冲击力而偏下下游，与铅垂线之间产生一个夹角θ（如图1所示）。下面简述一下悬索偏角的改正。缆道测深用计数器测读，偏角改正包括三部分内容，即干绳改正、湿绳改正、缆道位移及抬升改正，简写作Δ干、Δ湿、Δ位。

如图1所示，若偏角θ＞10°，悬索支点至水面的高差于测得水深的比值（D/B/C），小于表1的数值，可对湿绳长度改正，若比值大于表1的数值，除作湿绳长度改正外，还应作干绳长度改正。

图1 测深偏角改正示意图

表1 干绳长度改正的条件表

偏角θ＜10°，但干绳长度改正数超过水深1～2%时，只作干绳长度改正。干绳改正数=干绳长度×（1-cosθ）.

偏角θ＞5°时，应分别进行△干、△位的改正。首先做悬索水上部分的改正，包括△干、△位。其次做水下部分改正，求得湿绳长，再进行湿绳改正后得水深d。

水深计算公式：

式中：L—计数器读数；△湿—根据规范进行改正；△干= AB'×（1/cosθ-1），m；△位可用下式计算：

式中：△升—主索升高改正值，m；△s—循回索伸长改正值，m；△面—水面开关至铅鱼底部的距离，m。

5.结语

随着科学技术的发展，我们水文测验的设施也在不断的发展。如全（半）自动水文缆道控制台的应用，它实现了测深的自动化，代替了计数器读数，减小了传感器读数误差；它实现了行车速度的无极调速，避免快速的起动和突然的刹车，减小了主索上下弹动的幅度，这都大大提高了测深的精度。另外水文缆道悬索的保养和维护也有益于提高测深的精度。最后我们应该在每一次操作过程中细心操作，认真观察；结束后总结经验，找出规律，精益求精，认真的工作态度和正确的工作方法才是提高水文缆道测深精度的关键所在。