水文缆道在多水草河床和高压输电线影响下测验的改进及使用

2012-03-15陈世进

湖南水利水电 2012年5期

陈世进

﹙衡阳水文水资源勘测局衡阳市 421001﹚

1 改进的原因与目的

由于测流断面受人类活动的影响，河床形状经常变化，因测流断面河床长年长满水草，中、低水位情况下断面上任意一垂线的水草高度都超过水深的一半；再加上垂直钢丝索上绝缘子安装高度偏低以及水面信号感应片长期日晒雨淋后容易岀现接触不良的现象；特别是测流断面上空50万V高压输电线产生的电磁干扰影响。造成水文缆道测流时难以接收到水面、河底、流速信号。对于测流断面河床长满水草以及测流断面周围存在严重的电磁干扰现象今后将会普遍地存在。如果能有效地解决水文缆道在复杂的环境下不能正常使用的问题，将具有一定的推广价值。

2 改进具体部位介绍

2.1 铅鱼上河底信号托板的改进

（1）改进原因。

在测流断面河床没有水草的情况下，用水文缆道施测水深的过程中，当铅鱼到达河底时，河底信号托板与铅鱼底部闭合产生河底信号。如果测流断面河床长满水草，即使铅鱼到达河底，但由于过多的水草夹在河底信号托板与铅鱼底部之间，造成河底信号不良，施测水深较为困难。

（2）改进方法。

在铅鱼上河底信号托板两侧固定两块2mm厚的钢板，形成水草隔离装置，水草隔离装置呈圆弧型向铅鱼两侧上方延伸，与铅鱼呈外包裹状态；河底信号托板在自由下垂状态时，其水草隔离装置的高度不超过铅鱼高度的1/2；水草隔离装置与河底信号托板为同步运行，河底信号托板与铅鱼底部闭合时，水草隔离装置的高度与铅鱼上部齐平（图1）。

图1 水草隔离装置

（3）改进效果。

改进后的铅鱼，即使在河床长满水草的测流断面，当铅鱼到达河底时，河底信号托板与铅鱼底部也能完全闭合，河底信号仍清晰稳定。实践证明：采用此方法能有效地阻止水草进入河底信号托板内。

2.2 水面信号感应装置的改进

（1）改进原因。

●水面信号感应片通常由铝板制成，但信号传输线内金属铜不能与金属铝有机地焊接在一起，只能采用螺丝固定。长期的日晒雨淋后固定螺丝生锈严重，容易出现信号传输线与水面信号感应片接触不良的现象，影响水面信号的幅度。

●水面信号感应片与铅鱼尾翼之间加装的绝缘层厚度太薄，绝缘层的面积也太小，容易出现水面信号感应片与铅鱼尾翼钢板间绝缘电阻降低的现象，同样影响水面信号的幅度。

（2）改进方法。

●水面信号感应片改用铜板制成，信号传输线直接焊在水面信号感应片上，同时在焊点表面上覆盖防水胶。它较好地解决了固定螺丝，因生锈造成有效感应水体面积不断缩小、水面信号幅度逐渐减弱的问题。

●绝缘材料由橡胶料改为环氧树脂料，既增加了机械强度，又不易老化。

●绝缘层的面积必须大于水面信号感应片的面积，由于水面信号感应片四边至铅鱼尾翼钢板的距离被增大，相对应的水体电阻R也变大，信号经水体分流被减弱，从而提高了水面信号的幅度。

水面信号感应片上3个孔的直径都为25mm，远大于直径为5mm的固定螺丝，从根本上杜绝了水面信号感应片与铅鱼尾翼钢板间因固定螺丝原因造成不绝缘的现象（图2）。

图2 水面信号感应装置

（3）改进效果。

经改进后不但水面信号感应灵敏、清晰稳定，而且还提高了河底信号、流速信号的幅度，并全面改善了信号的信噪比及传输效率。

2.3 调整垂直钢丝索上绝缘子的高度

（1）改进原因。

铅鱼入水后，绝缘子也淹没在水中，充当信号传输用的垂直钢丝索（绝缘子至行车架之间）也淹没在水中。水面信号、河底信号、流速信号经水体电阻R分流后被衰减，严重影响了信号的幅度及稳定性,同样也降低了抗干扰信号的能力。

（2）改进方法。

调整绝缘子的高度，由原来离铅鱼顶部0.4m升高到4.0m，从而保证了铅鱼入水后绝缘子始终露出水面。

（3）改进效果。

经改进后水面信号、河底信号、流速信号清晰稳定,经仪器检测信号幅度提升约30%。并提高了抗干扰信号的能力。

2.4 信号接收回路添加干扰信号消除装置

（1）改进原因。

由于测流断面上空50万V高压输电线产生的电磁干扰信号经循环索加载在水文缆道信号接收回路内。经实测：晴天干扰信号平均值约6V，雨天干扰信号平均值约4V。只要一接通水文缆道测流自控仪的电源，水面河底信号指示灯、流速信号指示灯均闪烁，并伴有连续不断的啸叫声。调节仪器上灵敏度旋纽以及调整信号衰减参数都没有效果，水文缆道完全不能使用。

（2）改进方法。

在信号接收回路添加干扰信号消除装置，该装置由C1滤波电路、R1R2C2组成的积分电路、DZ1 DZ2R3C3组成的双向钳位电路组成。滤波电路用来消除高频干扰信号，积分电路用来消除中频干扰信号，双向钳位电路用来消除低频干扰信号。干扰信号经三级电路处理后得到了消除（图3）。