ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應用

□肖麗媛（遼寧省本溪水文局）

ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應用

□肖麗媛（遼寧省本溪水文局）

文章通過對ELZ-1D型水文纜道的工作情況及在普樂堡水文站的應用成果分析，指出本型號水文纜道的適用環境及技術特點。在水文工作中，水文纜道近年來得到了廣泛地應用，通過技術的不斷改進，水文纜道的使用與操作越來越便捷，測驗精度也越來越高，已經完全能夠滿足水文站的日常流量測驗。在普樂堡水文站地區，由于降雨量充沛，且都為山區地形，所以本地區河道比降大，流速與流量也大，所以纜道的應用極大地提高了工作效率，為保質保量完成水文測驗工作提供了有力的支撐。

普樂堡水文站；水文纜道；工作原理；應用分析；優越性

0 前言

普樂堡水文站位于桓仁縣境內大雅河干流上，屬鴨綠江流域。該站控制流域面積526 km2，屬于山區性小河站。測驗方式為低水在下游200 m處渠道施測，中高水采用水文纜道，高洪為浮標法測驗。該站斷面具有河道比降大、斷面窄、流速快的特點，測站基本大斷面寬136 m，常年水面寬平均84 m，平均水深在0.65 m以上，特別適合水文纜道的應用。

1 ELZ-1D型水文纜道基本結構

ELZ-1D型水文纜道，如圖1所示。主要由運行控制設備（主索、循環索、支架、拉線、地錨、導向滑輪、運載行車、驅動絞車）、信號傳輸系統、水文絞車交流變頻無級調速控制、PLC編程控制系統、測距系統和流量測驗設備等部分組成,可實現對鉛魚的多個方向調節及停車控制，并對全斷面范圍內的起點距、水深、測流歷時、流速等信息進行實時顯示。通過本型號纜道可實現全自動流量測驗（選配）、手動測流、人工錄入數據、標準流量報表計算、大斷面測量、纜道泥沙采樣（選配）等功能。

2 工作原理

2.1 纜道操控裝置工作原理

ELZ-1D型水文纜道操控裝置主要由交流變頻控制系統、手動操作系統、水深控制系統和水文流速測算系統等部分組成，通過水文絞車、鉛魚和水下信號裝置的結合完構成水文纜道測量系統。

2.1.1 交流變頻速度控制系統工作原理

通過控制鉛魚實行出、回、上、下等方向的運動,進行各測點的停車和行車信號。同時利用PLC可編程控制器提供的運行命令來實現以上功能及隨時終止各個方向的運行命令并使電機立即停止運轉。

2.1.2 纜道測距儀工作原理

本測距儀分為起點距和水深兩部分，起點距、水深傳感器是由應起重輪和循環輪，采用器與絞車轉動軸直接相聯的方式，使光電編碼傳感器感與水文絞車轉動軸同步轉動，并實現信號反饋。

2.1.3 水文流速測算儀工作原理

流速測算儀工作原理就是根據明渠流量測驗的流速面積法原理設計，通過流速及面積測驗得出流量Q＝V·S（V:流速、S：面積） （1）

S由實測水深計算所得。

V通過轉子流速儀計算公式所得：

其中：V：單點測流歷時內平均流速（m/s）;K：槳葉水力螺距; C：轉子流速儀常數;T：測流歷時（秒）;N：測流歷時（T）內的總轉數;K、C均為常數，T和N為實測所得。

2.1.4 河底信號工作原理

河底信號是在鉛魚到達河底時，通過信號反饋使鉛魚停止繼續運行。在鉛魚接觸到河底時，通過鉛魚托盤上的強磁鐵會感應到信號，變頻器接受到該信號立刻停止鉛魚運行。水面信號是水面信號接收器感應到水面的信號后同樣反饋到變頻器。

3 ELZ-1D型水文纜道在普樂堡水文站的應用分析

該型纜道在普樂堡水文站得到良好應用，2012年在普樂堡水文站投入運行以來，測驗人員于當年共進行多次對比測驗。測驗方法是在同一斷面分兩組人員，一組操作水文纜道，另一組采用船測。通過對比測成果分析，該型水文纜道測驗誤差滿足《河流流量測驗規范》要求。具體情況詳見圖2。

圖2 普樂堡站2012年纜道比測關系圖

通過比測成果可以看出：該水文纜道系統與流速儀常規測驗（船測）平均誤差Δ＜±5%，最大誤差Δ=±5%，滿足《河流流量測驗規范》要求。

4 優越性分析

隨著近年來國家對水文行業的重視，逐年加大了對水文行業基礎設施的投入，水文纜道的建設及應用是對傳統水文測驗的一次跨越式發展，隨著科技的進步，水文纜道技術也得到了極大的提高，由過去的手動操作變成現在的自動化半自動化操作，ELZ-1D型水文纜道在上一代基礎上又進步了許多。ELZ-1D型水文纜道能實現全自動化或半制動化操作，一人便可完成流量測驗，極大地節省了人力資源，提高了工作效率。提高了流量測驗的精度和安全性。在前些年，水文站的流量測驗大部分采用船測，也出現過一些安全生產事故，造成了不必要的人身和財產損失，這也與現在以人為本的安全生產要求不符，水文纜道的應用便很好的解決了這一問題，同時水文纜道還可以測得更高水位的洪水，測驗精度有了提高。ELZ-1D型水文纜道具有全方位自我保護功能，基本避免了人為誤操作。該型水文纜道具有預置定點停車及左右河岸、水上、河底等全方位極限設置自動停車保護功能。并具備停車止動和測點自動減速停車功能（保證停車無慣性和測點停車鉛魚無擺動）。同時選用河底托盤和矢重式河底傳感器，具有河底停車和自動反提停車功能。在避雷方面也具有全方面的避雷功能。ELZ-1D型水文纜道具有水深計數器水面自動清零和手動測流時流速自動測算及顯示功能?？纱钶d其他水文測驗設備設施，無需改造，安全方便。在進行流量測驗或泥沙測驗時，可單獨掛載走航式ADCP或橫式泥沙采樣器。

5 結語

通過對ELZ-1D型水文纜道綜合分析，此纜道具有精度高、操作簡便、控制靈活、技術先進等優點，十分適合在山區性窄深河道應用。是符合水利部水文纜道建設規劃的新型水文纜道綜合測量設備之一，能廣泛應用于我國水文纜道、測船站的現代化測流建設。該水文纜道不但具有較高的測驗精度，也減輕了人工測驗的工作量，并且完全淘汰了測船，保證了測驗人員的人身安全，在基層水文測驗工作中發揮了不可替代的作用。

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1673-8853（2016）12-28-02

2016-10-12

（責任編輯：劉長垠）

肖麗媛（1981-），女，遼寧沈陽人，工程師，主要從事水文測驗工作。