基于西北地區(qū)的纜道測(cè)流流速儀法的誤差優(yōu)化對(duì)策

劉靈

（寧夏回族自治區(qū)七星渠管理處宣和水管所，寧夏 中衛(wèi) 755000）

一、序言

水文纜道在當(dāng)前水域流速測(cè)驗(yàn)中是主要的流速測(cè)試設(shè)備，具備成熟的管理方式和廣泛的應(yīng)用范圍，同時(shí)加強(qiáng)了操作人員的安全性，所以針對(duì)水文纜道的測(cè)試方法進(jìn)行優(yōu)化，減少相應(yīng)誤差，對(duì)于提升我國(guó)整體水文測(cè)量工作的水平有著重要的意義。本文基于纜道的流速儀法進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)西北地區(qū)的水文環(huán)境對(duì)纜道測(cè)流流速儀法產(chǎn)生的誤差進(jìn)行控制，希望能為水文纜道的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

二、流速儀法的誤差來(lái)源分析

水文纜道測(cè)流流速儀法是利用水文來(lái)到來(lái)進(jìn)行流速儀法的測(cè)流，當(dāng)前流速儀法仍是主流的流量測(cè)量方法，具備結(jié)果精度高、運(yùn)行理論完整、精度控制好、成果可靠和工藝成熟等優(yōu)勢(shì)。流速儀法在測(cè)試的過(guò)程中需要求得斷面流量、平均流速、相應(yīng)水位和流速分布曲線等參數(shù)。具體的使用過(guò)程首先是在流域選擇相應(yīng)的測(cè)量斷面，在此過(guò)程中水文纜道能將流速儀運(yùn)送到制定的位置；然后流速儀就可以對(duì)測(cè)量斷面的各個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行流速測(cè)驗(yàn)，流速儀通過(guò)光線示波器來(lái)對(duì)流速進(jìn)行測(cè)量；最后相關(guān)的計(jì)算機(jī)需要根據(jù)測(cè)流的流速和面積計(jì)算整體的流量，大大減少了人工計(jì)算的成本。同時(shí)也可以進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)試，提高測(cè)量結(jié)果的精度。根據(jù)筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水文纜道測(cè)流流速儀法所得數(shù)據(jù)仍有相應(yīng)誤差，其誤差來(lái)源主要為以下幾個(gè)方面：

（一）測(cè)深誤差

測(cè)深誤差是纜道測(cè)流流速儀法的主要誤差來(lái)源，造成測(cè)深誤差的原因非常多，常見(jiàn)的原因可能是河床底部過(guò)軟或者淤泥堆積，造成測(cè)量設(shè)備直接下陷；或者測(cè)量設(shè)備的下放速度過(guò)快，使得懸索受到?jīng)_擊，進(jìn)而產(chǎn)生彎曲對(duì)結(jié)果造成影響；或者懸索沒(méi)有進(jìn)行干繩或者濕繩改正所造成的相應(yīng)誤差；或者鋼絲纏繞導(dǎo)致直徑增加，使得鋼絲繩對(duì)測(cè)深結(jié)果造成與影響；或者在測(cè)試前沒(méi)有進(jìn)行測(cè)深計(jì)數(shù)器率定，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)果誤差過(guò)大；或者沒(méi)有在測(cè)深計(jì)數(shù)器率定后進(jìn)行測(cè)深改正數(shù)率定，同樣會(huì)造成誤差。以上種種因素大多是因?yàn)椴僮魅藛T出現(xiàn)相應(yīng)的操作失誤所導(dǎo)致，大部分因素都可以通過(guò)規(guī)范操作進(jìn)行解決。其所造成的結(jié)果是測(cè)量設(shè)備得到的深度出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，進(jìn)而整體結(jié)果造成一定影響。

（二）測(cè)距誤差

測(cè)距誤差主要是對(duì)河面寬度的計(jì)算偏離了實(shí)際結(jié)果，因?yàn)闇y(cè)距計(jì)數(shù)器是通過(guò)水文測(cè)道的巡回輪進(jìn)行操作，其具體的運(yùn)作需要依靠測(cè)道的鋼絲繩進(jìn)行技術(shù)，如果沒(méi)有進(jìn)行測(cè)距計(jì)數(shù)器率定，計(jì)數(shù)器和實(shí)際的測(cè)值難免會(huì)出現(xiàn)誤差。所以在進(jìn)行測(cè)距前需要完成測(cè)距計(jì)數(shù)器率定來(lái)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行更正。

（三）測(cè)速誤差

測(cè)速誤差的原因同樣多種多樣，首先是纜道的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置受到干擾信號(hào)影響，進(jìn)而出現(xiàn)測(cè)得流速過(guò)大的現(xiàn)象；其次是流速儀接觸鋼絲繩是出現(xiàn)了抖動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致多余信號(hào)出現(xiàn)；第三是測(cè)點(diǎn)位置與纜道偏角產(chǎn)生影響，使得測(cè)得流速偏大；此外還可能是計(jì)算方法的選擇所造成的誤差，當(dāng)前計(jì)算方法都會(huì)存在一定誤差，所以在實(shí)際選擇的時(shí)候需要根據(jù)自身需要選擇所造成影響最小的計(jì)算方式。

三、纜道測(cè)流流速儀法的誤差控制

（一）測(cè)量誤差控制

首先是測(cè)深誤差方面，操作人員需要嚴(yán)格執(zhí)行操作步驟，在具體測(cè)量前進(jìn)行測(cè)深計(jì)數(shù)器率定，后進(jìn)行測(cè)深改正數(shù)率定。同時(shí)選擇合適的測(cè)試斷面進(jìn)行測(cè)試，放緩測(cè)量設(shè)備的入水速度，同時(shí)進(jìn)行懸索干濕繩及纜道位移改正，控制鋼絲繩纏繞層數(shù)或改變測(cè)深傳感器安裝位置。

其次是測(cè)距誤差方面，纜道投入使用前，應(yīng)進(jìn)行測(cè)距計(jì)數(shù)器的率定。遇纜道主繩垂度調(diào)整、更換起點(diǎn)距計(jì)數(shù)傳感輪等應(yīng)及時(shí)進(jìn)行率定，以消除或減小測(cè)距誤差。

最后是測(cè)速誤差控制，首先要做好纜道主繩和工作繩的絕緣，條件允許的測(cè)站要架設(shè)副索，保證信號(hào)傳輸。測(cè)驗(yàn)中，在流速儀接線柱處包裹絕緣膠布，有條件時(shí)要進(jìn)行入水試驗(yàn)，測(cè)試水的電導(dǎo)率。在流速儀接觸絲抖動(dòng)誤差控制方面，為消除流速儀接觸絲抖動(dòng)產(chǎn)生的誤差，應(yīng)經(jīng)常檢查流速儀接觸絲接觸是否良好，確保流速儀旋漿旋轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)，流速儀接觸絲接觸一次，避免產(chǎn)生多記信號(hào)數(shù)的情況。若以上調(diào)整后，同樣有干擾信號(hào)產(chǎn)生，則需要調(diào)整測(cè)速靈敏度旋扭或計(jì)數(shù)器的延時(shí)裝置。

（二）測(cè)量方式優(yōu)化

在測(cè)量方式方面，筆者計(jì)劃利用網(wǎng)格法提高流速儀法的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的流速儀測(cè)量方法往往需要較長(zhǎng)的河岸和特定的岸邊才能最大程度提高其準(zhǔn)確性，這在部分特殊水域中無(wú)法做到，所以傳統(tǒng)水文纜道測(cè)流流速儀法的結(jié)果有著一定程度的誤差。而網(wǎng)格法能夠很好的減小這類誤差，網(wǎng)格法顧名思義就是在河岸的水文纜道測(cè)上設(shè)置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)而得到水道的水流平均流速，基于次數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)水流流量測(cè)量結(jié)果加以修正。當(dāng)前利用網(wǎng)格法的相關(guān)技術(shù)有防堵陣列式風(fēng)量測(cè)量技術(shù)，能夠很好實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想，在防粉塵阻塞的同時(shí)提高測(cè)量準(zhǔn)確度。同時(shí)應(yīng)用于該技術(shù)的測(cè)量裝置能夠?qū)ψ陨淼幕覊m情況進(jìn)行快速清除，最大程度減小因壓損而出現(xiàn)的誤差。所以筆者依據(jù)該水電站的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況，計(jì)劃采用防堵陣列式風(fēng)量測(cè)量技術(shù)來(lái)對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量結(jié)果加以優(yōu)化。同時(shí)加裝配套的硬件和軟件設(shè)施，對(duì)該裝置進(jìn)行智能化設(shè)置，進(jìn)而滿足某水電站的實(shí)際需求。

四、總結(jié)

依照后續(xù)的試驗(yàn)情況，在對(duì)水文纜道測(cè)流流速儀法進(jìn)行優(yōu)化之后，該測(cè)試設(shè)備的變得更加的智能化和自動(dòng)化，負(fù)荷相應(yīng)的速度加快的同時(shí)減小了功率波動(dòng)，大幅度降低了工作人員的操作量。總而言之，水文纜道測(cè)流流速儀法還需要結(jié)合西北地區(qū)的實(shí)際政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水利設(shè)施建設(shè)情況等條件進(jìn)行調(diào)整，才能更好的因地制宜制定出相應(yīng)的水文纜道測(cè)流流速儀法優(yōu)化方案。本次所設(shè)計(jì)的相關(guān)方案還需要結(jié)合更多的變量進(jìn)行調(diào)整，筆者在以后的工作生活中也將繼續(xù)深入此方面的研究，共同為我國(guó)當(dāng)前的水利領(lǐng)域發(fā)展做出貢獻(xiàn)。