水文纜道在多水草河床和高壓輸電線影響下測驗的改進及使用

陳世進

﹙衡陽水文水資源勘測局 衡陽市 421001﹚

1 改進的原因與目的

由于測流斷面受人類活動的影響，河床形狀經常變化，因測流斷面河床長年長滿水草，中、低水位情況下斷面上任意一垂線的水草高度都超過水深的一半；再加上垂直鋼絲索上絕緣子安裝高度偏低以及水面信號感應片長期日曬雨淋后容易岀現接觸不良的現象；特別是測流斷面上空50萬V高壓輸電線產生的電磁干擾影響。造成水文纜道測流時難以接收到水面、河底、流速信號。對于測流斷面河床長滿水草以及測流斷面周圍存在嚴重的電磁干擾現象今后將會普遍地存在。如果能有效地解決水文纜道在復雜的環境下不能正常使用的問題，將具有一定的推廣價值。

2 改進具體部位介紹

2.1 鉛魚上河底信號托板的改進

（1）改進原因。

在測流斷面河床沒有水草的情況下，用水文纜道施測水深的過程中，當鉛魚到達河底時，河底信號托板與鉛魚底部閉合產生河底信號。如果測流斷面河床長滿水草，即使鉛魚到達河底，但由于過多的水草夾在河底信號托板與鉛魚底部之間，造成河底信號不良，施測水深較為困難。

（2）改進方法。

在鉛魚上河底信號托板兩側固定兩塊2mm厚的鋼板，形成水草隔離裝置，水草隔離裝置呈圓弧型向鉛魚兩側上方延伸，與鉛魚呈外包裹狀態；河底信號托板在自由下垂狀態時，其水草隔離裝置的高度不超過鉛魚高度的1/2；水草隔離裝置與河底信號托板為同步運行，河底信號托板與鉛魚底部閉合時，水草隔離裝置的高度與鉛魚上部齊平（圖1）。

圖1 水草隔離裝置

（3）改進效果。

改進后的鉛魚，即使在河床長滿水草的測流斷面，當鉛魚到達河底時，河底信號托板與鉛魚底部也能完全閉合，河底信號仍清晰穩定。實踐證明：采用此方法能有效地阻止水草進入河底信號托板內。

2.2 水面信號感應裝置的改進

（1）改進原因。

●水面信號感應片通常由鋁板制成，但信號傳輸線內金屬銅不能與金屬鋁有機地焊接在一起，只能采用螺絲固定。長期的日曬雨淋后固定螺絲生銹嚴重，容易出現信號傳輸線與水面信號感應片接觸不良的現象，影響水面信號的幅度。

●水面信號感應片與鉛魚尾翼之間加裝的絕緣層厚度太薄，絕緣層的面積也太小，容易出現水面信號感應片與鉛魚尾翼鋼板間絕緣電阻降低的現象，同樣影響水面信號的幅度。

（2）改進方法。

●水面信號感應片改用銅板制成，信號傳輸線直接焊在水面信號感應片上，同時在焊點表面上覆蓋防水膠。它較好地解決了固定螺絲，因生銹造成有效感應水體面積不斷縮小、水面信號幅度逐漸減弱的問題。

●絕緣材料由橡膠料改為環氧樹脂料，既增加了機械強度，又不易老化。

●絕緣層的面積必須大于水面信號感應片的面積，由于水面信號感應片四邊至鉛魚尾翼鋼板的距離被增大，相對應的水體電阻R也變大，信號經水體分流被減弱，從而提高了水面信號的幅度。

水面信號感應片上3個孔的直徑都為25mm，遠大于直徑為5mm的固定螺絲，從根本上杜絕了水面信號感應片與鉛魚尾翼鋼板間因固定螺絲原因造成不絕緣的現象（圖2）。

圖2 水面信號感應裝置

（3）改進效果。

經改進后不但水面信號感應靈敏、清晰穩定，而且還提高了河底信號、流速信號的幅度，并全面改善了信號的信噪比及傳輸效率。

2.3 調整垂直鋼絲索上絕緣子的高度

（1）改進原因。

鉛魚入水后，絕緣子也淹沒在水中，充當信號傳輸用的垂直鋼絲索（絕緣子至行車架之間）也淹沒在水中。水面信號、河底信號、流速信號經水體電阻R分流后被衰減，嚴重影響了信號的幅度及穩定性,同樣也降低了抗干擾信號的能力。

（2）改進方法。

調整絕緣子的高度，由原來離鉛魚頂部0.4m升高到4.0m，從而保證了鉛魚入水后絕緣子始終露出水面。

（3）改進效果。

經改進后水面信號、河底信號、流速信號清晰穩定,經儀器檢測信號幅度提升約30%。并提高了抗干擾信號的能力。

2.4 信號接收回路添加干擾信號消除裝置

（1）改進原因。

由于測流斷面上空50萬V高壓輸電線產生的電磁干擾信號經循環索加載在水文纜道信號接收回路內。經實測：晴天干擾信號平均值約6V，雨天干擾信號平均值約4V。只要一接通水文纜道測流自控儀的電源，水面河底信號指示燈、流速信號指示燈均閃爍，并伴有連續不斷的嘯叫聲。調節儀器上靈敏度旋紐以及調整信號衰減參數都沒有效果，水文纜道完全不能使用。

（2）改進方法。

在信號接收回路添加干擾信號消除裝置，該裝置由C1濾波電路、R1R2C2組成的積分電路、DZ1 DZ2R3C3組成的雙向鉗位電路組成。濾波電路用來消除高頻干擾信號，積分電路用來消除中頻干擾信號，雙向鉗位電路用來消除低頻干擾信號。干擾信號經三級電路處理后得到了消除（圖3）。

圖3 干擾信號的處理

（3）改進效果。

水面、河底、流速信號清晰穩定，嘯叫聲消除，因50萬V高壓輸電線影響水文纜道正常使用的問題得到了解決。

3 結 語

通過對以上四個方面的改進，水文纜道在多水草河床和高壓輸電線影響的環境下都能正常使用，具有一定的推廣價值。