提高水文纜道測深精度的方法

□董向東 □王燕鵬 □王德鋒（河南省新鄉水文水資源勘測局）

1.纜道水深測量概況

纜道測深的原理，是用懸索懸吊鉛魚，測定鉛魚自水面下放至河底時，通過岸上的一些傳感裝置和計數表來測量懸索的入水長度作為實測水深。

纜道測深的方法，使懸索懸吊鉛魚從空中開始下放，當鉛魚放到水面時，將岸上的計數器歸零，然后鉛魚繼續下放，在下放的過程中，傳感器不斷將懸索下放長度傳至計數器進行記數，當鉛魚觸及河底時，記數停止，這時計數器所記的數即表示水深。該方法適用于各種水深流急的河流，應用范圍廣泛，是目前江河斷面測深的主要測量方法。

2.影響測深精度的主要因素

用纜道測量水深的理想模式：一是，懸索行車的高程和位置都認為是固定的；二是，鉛魚有足夠的重量來克服偏角而能垂直下放到河底；三是，循環索的張力不變、垂度不變。這樣在岸上所計的數才能代表實測水深。

而在實際測驗工作中，行車是由主索來支撐的，而主索本身富有彈性，會受外力發生上下彈動和變形，使行車高程發生變動；鉛魚入水后受力情況發生變化，起重索張力就會變化，因此循環索的垂度亦隨之變化；洪水期，受流速的影響，水下部分的懸索和鉛魚會受到水流的沖擊而偏向下游，產生不同程度的懸索偏角。這些都影響水深測量的精度。

3.提高水深測量精度的措施

3.1 主索要粗，垂度要小

主索要粗，首先是自重大，當受同樣外力作用時其位移就小，其次自重大其垂度也可以減小，就可以減小行車高程的誤差。

3.2 鉛魚要重，循環索要細

鉛魚重量大小，是直接關系到懸索偏角的大小。無論從實踐或理論上都可以證明偏角太大會造成很大的誤差，所以要減小偏角就要把鉛魚重量適當地加大，同時在保證有足夠的安全系數的前提下，循環索應選用直徑小一點。

3.3 水面開關位置要適當，河底托板要靈活

要求水面開關安裝在適當的高度，最好安設在垂直尾翼的上方，使整個鉛魚入水后，水面開關才起作用；河底托板要求是在足以克服水流沖擊力的前提下，力求輕巧靈活，不宜過于笨重。

3.4 增加副索，減小懸索偏角

由于流速的作用要產生偏角，偏角大了就會降低所測成果質量，采取副索拉偏的輔助性設施，可以減小偏角，提高測驗精度。

4.纜道測深的懸索偏角改正

以上措施是改變測站基本設施來提高測深精度，而懸索偏角始終存在，所謂懸索偏角就是在流速的作用下，水下部分的懸索和鉛魚受到水流的沖擊力而偏下下游，與鉛垂線之間產生一個夾角θ（如圖1所示）。下面簡述一下懸索偏角的改正。纜道測深用計數器測讀，偏角改正包括三部分內容，即干繩改正、濕繩改正、纜道位移及抬升改正，簡寫作Δ干、Δ濕、Δ位。

如圖1所示，若偏角θ＞10°，懸索支點至水面的高差于測得水深的比值（D/B/C），小于表1的數值，可對濕繩長度改正，若比值大于表1的數值，除作濕繩長度改正外，還應作干繩長度改正。

圖1 測深偏角改正示意圖

表1 干繩長度改正的條件表

偏角θ＜10°，但干繩長度改正數超過水深1～2%時，只作干繩長度改正。干繩改正數=干繩長度×（1-cosθ）.

偏角θ＞5°時，應分別進行△干、△位的改正。首先做懸索水上部分的改正，包括△干、△位。其次做水下部分改正，求得濕繩長，再進行濕繩改正后得水深d。

水深計算公式：

式中：L—計數器讀數；△濕—根據規范進行改正；△干= AB'×（1/cosθ-1），m；△位可用下式計算：

式中：△升—主索升高改正值，m；△s—循回索伸長改正值，m；△面—水面開關至鉛魚底部的距離，m。

5.結語

隨著科學技術的發展，我們水文測驗的設施也在不斷的發展。如全（半）自動水文纜道控制臺的應用，它實現了測深的自動化，代替了計數器讀數，減小了傳感器讀數誤差；它實現了行車速度的無極調速，避免快速的起動和突然的剎車，減小了主索上下彈動的幅度，這都大大提高了測深的精度。另外水文纜道懸索的保養和維護也有益于提高測深的精度。最后我們應該在每一次操作過程中細心操作，認真觀察；結束后總結經驗，找出規律，精益求精，認真的工作態度和正確的工作方法才是提高水文纜道測深精度的關鍵所在。