水文测验技术创新性提升与现代化技术的应用

2017-04-13法立鹏辽宁省本溪水文局

河南水利与南水北调 2017年3期

□法立鹏（辽宁省本溪水文局）

□法立鹏（辽宁省本溪水文局）

水文测验技术方法创新一直以来都是中国水文建设工作所努力的目标，这主要是因为传统水文测验技术虽然对社会经济发展产生过巨大效用，但同时也浪费了大量资源，已经不适应于现代科学生产体系节约环保的发展理念。文章简要探讨了水文测验技术创新提升的必要性，并提出基于缆道水文测控系统这一现代化水文测验技术的简要应用流程，以体现水文测验领域发展的优越性，从而保证其创新可持续发展。

水文测验；现代化理念；创新性；缆道水文测控系统

0 前言

水文测验技术的创新对促进水文资料完善、水文勘测工作发展是具有积极现实意义的。通过水文测验所获取的各种类型水文数据能够实现精确计算、分析与整理，确保水利工程项目的稳定推进和社会生产经济效益提升，所以一定要不断创新和提高水文测验技术理论与实践内容，走现代化技术应用实践路线。

1 水文测验技术的创新性提升

1.1 技术理念创新

技术理念创新就是指实现测验技术的创新运用，确保测验数据高精确度，进而体现测验技术的优越性。具体来说，水文测验技术工作应该强调资料收集创新，为水文测验方式多元化提供有利基础条件。同时在测验技术设计目标方面讲求以社会需求为核心的设计服务理念，强调面向社会生产的测验设计服务管理观念创新。

再一方面，就是要切实提升水文测验技术的先进性，在确保水文测验精度的前提条件下，降低测验成本，减少测验工作量，有效提升测验过程所达到目标效果及报讯能力。要结合先进测验仪器来有效配合实施水文测验技术，提高测验过程的针对性与有效性。从传统水文测验技术实施过程来看，所涉及的设备数量、人力数量等都规模较大，而且要进行全天候人力监测，这种监测工作设计所造成的资源浪费是相当巨大的。所以现代化水文测验技术创新应该努力实现全程自动化实时监测以及远程无人监测，通过多元化技术来实现水文资料收集与测算的多样性，同时为监测站点进行加密，确保其水文站网格结构建设发展的安全稳定性。

1.2 技术标准创新

水文测验技术在技术标准创新方面就包括了对测验手段、方法以及适宜精度等方面内容。

第一，测验方法创新，要做到对测验方法的科学性优化，通常情况下在水文测验项目中，例如：雨量测量、水位测量数据等等都能实现自动记录，而水流流量及泥沙测量则存在一定难度，所以要针对这两方面来进行技术优化创新。

第二，流量测验，在实施测次布置过程中应该利用专业技术设备，配合工作实践经验来寻找流量测验基本规律，为水文测验工作确定阶段性目标。在实际测次布置过程中，应该发现测次布置工作所存在的问题，创新修正检测方案，结合专业水文材料，提出诸如水位法、单一线法等新的水文测验技术标准方法，实现最为合理有效的水文测验技术流程。

在泥沙测量方面，则要克服成本高、劳动强度与难度大等问题。可以采用悬移质泥沙测验来测试泥沙的输沙率与颗分率。与流量测验相比，输沙率测验更注重测次布置和劳动强度的优化，其中颗分测验与输沙率测验可以考虑同步进行模式，一方面为降低测验成本，一方面也考虑到测次材料数据相对较少的现实问题，应该选择合理的取样方法来实现对水文测验技术标准的大胆创新。

第三，像非接触测验领域所涵盖的航空测验、雷达测验、超声波测验及激光测验也是可以尝试的新技术。例如：长江委水文局在2009年开始就已经开始实行雷达实时测流系统，围绕

2 基于缆道水文测控系统的现代化水文测验技术应用实践研究

2.1 缆道水文测控系统

缆道水文测控系统是目前比较现代化的水文测验技术应用之一，适用于对明渠渡河水流量及泥沙含量的监测测验过程，可以承载水文测验仪器确保其到达断面指定位置，是典型的跨河测验设备。在缆道水文测控系统中，包括了缆道控制台、水文绞车、测流铅鱼、流速传感器、河底传感器、水面传感器、测距定位仪等软硬件设备，这些设备的组成也代表现代化水文测验技术的先进优越性。

2.2 基于缆道水文测控系统的测流技术实践应用

2.2.1 技术概述

在江河水文测验工作体系中，水文流量测验相当关键，为地方水利规划、防洪抗旱、水利工程管理运营提供了可靠的技术依据与保护基础。利用缆道水文测控系统中的铅鱼承载设备及流速仪测速测距方法来测定水流速度，在安全可靠性与效率方面都有所保证，而且其测流方法精度衡量标准较高，文章主要介绍该水文测验技术方法的实践应用过程。

2.2.2 基于水文缆道测距仪的测流技术

利用水文缆道测距仪、测速仪、光电传感器再配合水文绞车就能实现水文测验中对水文流量的精确测量。

首先利用系统中测距仪为水文流速仪定位，通过光电信号数来测量钢丝移动绳长，其中铅鱼的水平垂直位置要由移动绳长来决定。然后利用光电编码信号和绳长转换系数来确定水文流量测量的起点距转换系数及入水深转换系数，其计算算式如下：

X=循环轮周长/200（起点距转换系数计算）

Hx=起重轮周长/200（入水深转换系数计算）

考虑到缆道横跨水面并且存在一定弧度，所以利用光电码器光电信号记录绳长实际起点，并与理论要求对比，最大限度降低起点距误差。具体来说，利用起点距经纬仪来测出理论数值Y1～Yi，并根据主索垂弧度来测出实际绳长X1～Xi，如图1。

图1 基于缆道水文测控系统的水文流量起点距图

如图1，在水文流量测量起点距图中，它的第1段线修正系数应该为：

它的第2段线修正系数应该为：

以此类推，第i段线的修正系数应该为：

当系数被确定以后，可以采用测距仪来计算出起点距，假设起点距的总长度为L，L应该为：

在该设计中，主要利用测距仪来记录水流水平起点距及垂线起点距，并配合铅鱼来测试水深位置。因为测距仪是具有自动向交流变频调速功能的，可以极大程度提高水文测验的精确性及水流测量效率。

按照断面水文总流量，要计算其相邻两垂线的水流平均流速与断面部分流量，而各部分流量之和就是断面间总流量，如图2。

图2 水文测验中的测流断面示意图

3 结语

总体而言，目前中国的水文测验技术领域还在朝着不断创新方向发展的，就比如文章所提到的缆道水文测控系统就能较为系统、精确实现对水文流量、泥沙流量的高精度测量，优化水文测验整体工作质量。因此，在未来的水文测验领域还应该引入更多灵活化、高科技技术，解放思想、转变观念、创新技术内涵，确保我国水文测验事业的长期稳定可持续发展态势。

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编辑：刘长垠韦诗佳

如图2所示，假设第i条垂线与第i-1条垂线间距离为：