水文缆道测流系统应用分析

胡艳娇 黄琦 田长涛

摘  要：缆道测流系统是信息化技术在水文测验领域的创新应用手段之一，文章通过对HKL-4型缆道测流系统进行实例应用分析，说明了使用该系统的优点，同时也提出了具体应用注意事项和该系统的某些不足，为实际工作应用该系统提供参考。

关键词：缆道测流系统;高水流量测验;测验精度对比分析;使用条件;应用建议

中图分类号：P332 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）22-0165-02

Abstract： The cableway flow measurement system is one of the innovative application means of information technology in the field of hydrological testing. Through the application analysis of HKL-4 cableway flow measurement system， this paper illustrates the advantages of using the system， and puts forward some matters needing attention and some shortcomings of the system， so as to provide reference for the practical application of the system.

Keywords： cableway flow measurement system; high water flow test; comparative analysis of test accuracy; application conditions; application suggestions

前言

在高洪水文测验工作中，流量测验始终是监测人员面临的艰巨任务，其工作难度和风险性均较大。由于北方河流洪水期水流速度快，洪峰持续时间短，流量大，洪水过程暴涨暴落，传统水文测船或人工操纵手摇缆车测流方式不仅安全系数偏低而且测验过程费时费力，极易漏测洪峰或产生较大测验误差，降低测验成果质量。

随着信息化技术在水文测验领域的应用，水文缆道自动测流系统逐渐在各水文测站开始安装使用，该系统具有安全、快捷、高效、准确的使用特点，得以被迅速普及使用。本文以HKL-4微机控制缆道测流系统为例，进行实例应用分析。

1 缆道测流系统功能简介

缆道测流系统一般由：水文控制系统、数字绞车、铅鱼、信号系统、流速仪（adcp）组成。控制系统通过伺服电机控制器、PLC模块、组态软件精准控制运行，测量结果通过系统软件自动计算，生成水文标准报表，上傳上级水文机关，打印纸质报告。部分系统除了通过流速仪实现一点法、两点发、三点法的自动测流外，其创新点是可控制铅鱼沿水面水平运行，在搭载ADCP多普勒流速剖面仪时，可以稳定的将ADCP多普勒流速剖面仪沿水面断面方向平行匀速移动。参数精度为：起点距0.1m，水深0.01m，起点距归零误差小于1%。水面、河底、流速信号可靠稳定，不同方式测流结果误差在2%以内。水文数字控制绞车由起升系统、循环系统、排绳系统、PLC控制系统及触摸屏组成。铅鱼一般内置ADCP安装孔，可搭载流速仪和ADCP。铅鱼内部主体灌注金属铅，圆柱形触底翻转杆在铅鱼接触河底时，感应接近开关，触底翻转杆可适用于任何河底状况，并且不会钩挂泥沙水草等杂物。信号系统置于铅鱼腹内的发射装置进行信号发射，部分系统在垂挂铅鱼的钢丝绳上加装信号发射仓，铅鱼上的三个信号通过导线输送到发射仓，同时采用太阳能电池板给蓄电池充电。将流速仪信号，水面信号和触底信号通过发射仓的发射装置发送给观测房的接收装置，由于信号通过空气传播，克服了信号不稳定现象。

2 HKL-4测流系统工作原理介绍

软件系统由VB程序语言编程控制，具备人机对话功能。硬件系统由控制台、信号传输、设备输送系统组成。控制部分电器元件采用弱电压（36V）。控制系统有手动与自动相结合两种方式，适合现场灵活选择。系统工作流程大体是由各类传感器获取各类测量信号，通过传输系统经计算机软件判断后发给控制系统，通过图文显示的方式实现数据采集处理和计算分析，最后直接输出测量成果，该系统属初级普及型缆道测流系统。

3 系统应用实例分析

水文缆道系统相比传统测流方式虽然在安全性、便捷性、时效性方面有所特长，但在测验精度上始终存在一定的不足，主要体现在起点距水平距离测定、垂线水深量取、测速点定位等方面。因此部分河道断面可能会不适合系统应用，这就要求对系统要有足够的使用分析和流量对比施测工作。

本文以黑龙江流域某大河站为例进行分析，该站集水面积10271km2，断面稳定，控制良好，水位流量关系历年呈单一线。在不同水位级共采用11次人工与系统自动测流过程进行对比分析。分析项目分别是起点距测量对比、测点深对比、垂线水深对比和流量结果对比。采用相关图的方式进行分析评价，详见图1-图4。

4 结束语

经分析可知，缆道测流系统各项测量成果与常规实测结果相关关系较好，图中关系点斜率接近于1，各项系统误差均小于2%，说明该站中高水时期可以应用缆道测流。测流系统虽然具有安全可靠，精度较高，成果计算实现了无纸化，减少误差等特点，但使用时应注意断面主索和河床情况的变化，这两个方面的异常改变都会引起系统的测量误差。在实际应用中还要针对不同水位级定期进行比测分析，随时掌握测验误差情况。

参考文献：

[1]曾庆生.水文统计学[M].水利电力出版社，1985.

[2]中华人民共和国水利部.GB50179-93河流流量测验规范[M].中国计划出版社.