ELZ-1D型水文缆道在普乐堡水文站的应用

□肖丽媛（辽宁省本溪水文局）

ELZ-1D型水文缆道在普乐堡水文站的应用

□肖丽媛（辽宁省本溪水文局）

文章通过对ELZ-1D型水文缆道的工作情况及在普乐堡水文站的应用成果分析，指出本型号水文缆道的适用环境及技术特点。在水文工作中，水文缆道近年来得到了广泛地应用，通过技术的不断改进，水文缆道的使用与操作越来越便捷，测验精度也越来越高，已经完全能够满足水文站的日常流量测验。在普乐堡水文站地区，由于降雨量充沛，且都为山区地形，所以本地区河道比降大，流速与流量也大，所以缆道的应用极大地提高了工作效率，为保质保量完成水文测验工作提供了有力的支撑。

普乐堡水文站；水文缆道；工作原理；应用分析；优越性

0 前言

普乐堡水文站位于桓仁县境内大雅河干流上，属鸭绿江流域。该站控制流域面积526 km2，属于山区性小河站。测验方式为低水在下游200 m处渠道施测，中高水采用水文缆道，高洪为浮标法测验。该站断面具有河道比降大、断面窄、流速快的特点，测站基本大断面宽136 m，常年水面宽平均84 m，平均水深在0.65 m以上，特别适合水文缆道的应用。

1 ELZ-1D型水文缆道基本结构

ELZ-1D型水文缆道，如图1所示。主要由运行控制设备（主索、循环索、支架、拉线、地锚、导向滑轮、运载行车、驱动绞车）、信号传输系统、水文绞车交流变频无级调速控制、PLC编程控制系统、测距系统和流量测验设备等部分组成,可实现对铅鱼的多个方向调节及停车控制，并对全断面范围内的起点距、水深、测流历时、流速等信息进行实时显示。通过本型号缆道可实现全自动流量测验（选配）、手动测流、人工录入数据、标准流量报表计算、大断面测量、缆道泥沙采样（选配）等功能。

2 工作原理

2.1 缆道操控装置工作原理

ELZ-1D型水文缆道操控装置主要由交流变频控制系统、手动操作系统、水深控制系统和水文流速测算系统等部分组成，通过水文绞车、铅鱼和水下信号装置的结合完构成水文缆道测量系统。

2.1.1 交流变频速度控制系统工作原理

通过控制铅鱼实行出、回、上、下等方向的运动,进行各测点的停车和行车信号。同时利用PLC可编程控制器提供的运行命令来实现以上功能及随时终止各个方向的运行命令并使电机立即停止运转。

2.1.2 缆道测距仪工作原理

本测距仪分为起点距和水深两部分，起点距、水深传感器是由应起重轮和循环轮，采用器与绞车转动轴直接相联的方式，使光电编码传感器感与水文绞车转动轴同步转动，并实现信号反馈。

2.1.3 水文流速测算仪工作原理

流速测算仪工作原理就是根据明渠流量测验的流速面积法原理设计，通过流速及面积测验得出流量Q＝V·S（V:流速、S：面积） （1）

S由实测水深计算所得。

V通过转子流速仪计算公式所得：

其中：V：单点测流历时内平均流速（m/s）;K：桨叶水力螺距; C：转子流速仪常数;T：测流历时（秒）;N：测流历时（T）内的总转数;K、C均为常数，T和N为实测所得。

2.1.4 河底信号工作原理

河底信号是在铅鱼到达河底时，通过信号反馈使铅鱼停止继续运行。在铅鱼接触到河底时，通过铅鱼托盘上的强磁铁会感应到信号，变频器接受到该信号立刻停止铅鱼运行。水面信号是水面信号接收器感应到水面的信号后同样反馈到变频器。

3 ELZ-1D型水文缆道在普乐堡水文站的应用分析

该型缆道在普乐堡水文站得到良好应用，2012年在普乐堡水文站投入运行以来，测验人员于当年共进行多次对比测验。测验方法是在同一断面分两组人员，一组操作水文缆道，另一组采用船测。通过对比测成果分析，该型水文缆道测验误差满足《河流流量测验规范》要求。具体情况详见图2。

图2 普乐堡站2012年缆道比测关系图

通过比测成果可以看出：该水文缆道系统与流速仪常规测验（船测）平均误差Δ＜±5%，最大误差Δ=±5%，满足《河流流量测验规范》要求。

4 优越性分析

随着近年来国家对水文行业的重视，逐年加大了对水文行业基础设施的投入，水文缆道的建设及应用是对传统水文测验的一次跨越式发展，随着科技的进步，水文缆道技术也得到了极大的提高，由过去的手动操作变成现在的自动化半自动化操作，ELZ-1D型水文缆道在上一代基础上又进步了许多。ELZ-1D型水文缆道能实现全自动化或半制动化操作，一人便可完成流量测验，极大地节省了人力资源，提高了工作效率。提高了流量测验的精度和安全性。在前些年，水文站的流量测验大部分采用船测，也出现过一些安全生产事故，造成了不必要的人身和财产损失，这也与现在以人为本的安全生产要求不符，水文缆道的应用便很好的解决了这一问题，同时水文缆道还可以测得更高水位的洪水，测验精度有了提高。ELZ-1D型水文缆道具有全方位自我保护功能，基本避免了人为误操作。该型水文缆道具有预置定点停车及左右河岸、水上、河底等全方位极限设置自动停车保护功能。并具备停车止动和测点自动减速停车功能（保证停车无惯性和测点停车铅鱼无摆动）。同时选用河底托盘和矢重式河底传感器，具有河底停车和自动反提停车功能。在避雷方面也具有全方面的避雷功能。ELZ-1D型水文缆道具有水深计数器水面自动清零和手动测流时流速自动测算及显示功能。可搭载其他水文测验设备设施，无需改造，安全方便。在进行流量测验或泥沙测验时，可单独挂载走航式ADCP或横式泥沙采样器。

5 结语

通过对ELZ-1D型水文缆道综合分析，此缆道具有精度高、操作简便、控制灵活、技术先进等优点，十分适合在山区性窄深河道应用。是符合水利部水文缆道建设规划的新型水文缆道综合测量设备之一，能广泛应用于我国水文缆道、测船站的现代化测流建设。该水文缆道不但具有较高的测验精度，也减轻了人工测验的工作量，并且完全淘汰了测船，保证了测验人员的人身安全，在基层水文测验工作中发挥了不可替代的作用。

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1673-8853（2016）12-28-02

2016-10-12

（责任编辑：刘长垠）

肖丽媛（1981-），女，辽宁沈阳人，工程师，主要从事水文测验工作。