水文缆道流量测验误差分析与控制策略的探讨

龙金生

摘 要： 水文缆道是水文设备中的一种，水文缆道在进行流量测验时，很容易受到测验人员、设备仪器以及其他因素的影响，从而降低流量测验的数据精度。本文通过对水文缆道流量测验的误差进行分析，并结合实际对水文缆道流量测验的控制对策进行研究，希望为关注水文缆道流量测验的人群带来参考。

关键词： 水文缆道;流量测验;控制策略

【中图分类号】P335 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.284

引言：水文缆道作为流量测验设备，在实际应用过程中可以完成对流量测验时机的控制，但是水文缆道在测流过程中依然留有测量误差。因此，有必要对水文缆道流量测验时的误差进行分析并对控制策略展开研究。

1 测量误差的来源分析

1.1 测深误差

（1）软质淤泥河床误差。

由于铅鱼的重量非常大，所以在软质淤泥河床中进行测量时，铅鱼会因为自身重量的原因在触碰到河底之后自动沉陷到河底淤泥中，从而给测量带来误差。经过实验可以发现，铅鱼陷入淤泥之后会导致显示水深大于实际水深。

（2）铅鱼下放过快产生的误差。

若铅鱼下水之后的速度过快，就会导致铅鱼在触碰到河床时出现失重的现象，此时悬索在受到水流冲击之后便会出现弯曲，从而导致测量误差的出现，经过实验后发现，这时的显示水深与实际水深之间的最大误差能够达到0.08米。

（3）未经过湿绳改正导致的误差。

在进行水文缆道的流量测验时，若悬索偏角超过了规定标准，即铅鱼触碰=河底后偏角超过10°，若此时铅鱼重量为200kg且悬索直径为6毫米，断面水深不超过2米，则通过计算可以得出未经过湿绳改正的测深误差，这时显示水深将与实际水深之间的测量误差大约为0.07米。

（4）未经过干绳改正导致的误差。

在进行流量测验时，当悬索偏角大于规定标准时，即铅鱼到达水面之后悬索偏角超过5°引起的测深误差。若此时行车架至水面高度以5米计算且断面水深不超过2米，则通过公式计算之后能够得出最终误差结果，即显示水深大于实际水深。

（5）未经过缆道位移改正导致的误差。

在受到河流流速影响后，缆道的悬索偏角大于规定标准时，即铅鱼到达水面之后其偏角超过5°未经过缆道位移改正出现的测深误差。若将行车架至水面高度以5米来计算，则铅鱼到达水面后悬索偏角为8°。缆道系数m=0.40。若此时铅鱼到达河底后其悬索偏角按照14°来计算，当主绳垂度为5米、断面水深小于2米，则得出的结果为显示水深大于实际水深。

（6）钢丝绳层数过多导致的误差。

有很多缆道测深计数器会将传感器设置在提放滚筒位置处。通常情况下，为了保证测量精度，钢丝绳会在滚筒上缠繞2～3层。通过滚筒滚动来辅助计数器完成数据采集，因为钢丝绳每缠绕一圈其所用长度都会提升，所以钢丝绳若缠绕过多就会导致记录水深小于实际水深。

1.2 测距误差

通常情况下，测距计数器的传感轮都会设置于绞车巡回轮以及巡回钢丝绳的位置上，在应用时会依靠钢丝绳来带动传感轮完成计数。计数器率定是为了确定度数与测量值之间的关系，以便降低计数器出现的误差。就是在将经纬仪、全站仪架设在与基线端点垂直的位置之后，铅鱼开到测深垂线进行计数器读数，并对基线与断面测深垂线之间的水平夹角进行记录，计数器得出的数据为三角形斜边，若将其作为实际起点距则测量后的河面宽度将会超过河面的实际宽度。

1.3 测速误差

（1）干扰信号导致的误差。

很多测流缆道都会选择使用自动计数器，若缆道与绝缘柱并没有足够的绝缘性能，就会在测速过程中产生干扰信号，从而导致测量得出的流速偏高[1]。

（2）接触丝抖动导致的误差。

转子式流速仪多数都属于接触丝式流速仪，在实际测速过程中很容易因为接触丝出现抖动而产生误触，并得到更多无效的流速信号，所以接触丝抖动会造成测量流速超过实际流速。

2 误差控制

2.1 测深误差的控制

（1）测验断面的选择。

测验断面最好选用相对比较平整的硬质河床，如果并没有选择条件则可以增加铅鱼底部托盘的尺寸，通过这种方式能够降低铅鱼进入淤泥后造成的测量误差。在增加托盘尺寸时，还要着重考虑托盘大小的合理性，若托盘尺寸过大，就会导致悬索偏角的提升。在断面稳定且冲淤变化不大的测站中，可以通过大断面来完成对水深的计算，但需要注意的是，若出现了大洪水则要及时完成大断面的校验。

（2）降低铅鱼下降速度。

常见的循环及起重电机一般都属于调频电机，可以在铅鱼入水之后对其速度进行控制，保证铅鱼速度在合理范围内就能够解决铅鱼失重以及主缆反弹带来的测深误差。

（3）悬索干绳、缆道位移改正。

在进行流量测验时，如果发现悬索偏角超过规定标准，则需要对悬索进行干绳、缆道位移的改正调整，以此来降低测量误差。

（4）严格控制钢丝绳层数或调整传感器位置。

如果是水深不大的测站，在测量过程中需要将钢丝绳层数控制在1到2层。若是测站的水深相对较大，则可以将测深传感器设置在提放索可以摩擦到的其他位置，通过提放索来完成计数。

（5）测深计数器、测深改正率定。

为了确保流量测验时的数据精确度，测站在汛前需要对测深计数器以及测深改正数进行率定。除此之外，在缆道调整、传感器更换等工作结束后同样需要进行率定。

2.2 测距误差控制

根据规定标准，水文缆道正式投入使用之前，需要对其采取测距计数器率定，若是对缆道主绳的垂直度进行了调整或者更换了起点距传感器同样需要进行率定。

2.3 测速误差控制

（1）干扰信号误差控制。

为了能够消除干扰信号，需要加强水文缆道主绳以及工作绳的绝缘处理，在条件允许的情况下，测站需要进行副索的架设，以此来确保信号传输时的稳定性，在测验过程中需要在接线柱位置包裹绝缘胶布，并采取入水试验对水的电导率进行测量。

（2）接触丝抖动误触的误差控制。

为了降低因接触丝抖动而出现的测量误差，测站需要定期对接触丝的接触情况进行检查，保证流速仪20转接触丝可以触碰一次，以免在旋转过程中接触丝对信号的多次记录。如果调整完毕后依然有干扰信号出现，则需要对测速灵敏度旋钮以及延时装置进行适当调整[2]。

结论：总而言之。水文缆道在测站中有着非常重要的作用，通过流量测验能够为测站的后续各项工作奠定基础。但是由于测验的结果数据往往会受到外界因素的干扰，所以需要加强对测验数据的控制。相信随着人们对水文缆道流量测验误差重视程度的提升，误差的控制效果一定会越来越好。

参考文献

[1] 胡根宝.南陵（二）水文站水文缆道流量测验精简分析[J].陕西水利，2020（06）：63-64.

[2] 翟承畅.九里沟自动测流站流量测验误差分析[J].江淮水利科技，2019（04）：37+39.