山东黄河流量测验设备及测验方法变迁.pdf

2015年第10期
水利规划与设计
水文水资源
DOI:10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.08
山东黄河流量测验设备及测验方法变迁
杨凤栋,陈学虞,庞进,杨峰,张佳
(黄委山东水文水资源局,山东济南250100)
摘要:河流流量是描述某河流水文要素的重要参数,也是反映河流水量多少的重要指标。山东黄河流量测验方法
自建国以来以流速面积法为主要测验方法,但由于测验设施、设备的不断发展变化,流量测验历时、精度和时效
性也不断地发生着变化。本文通过分析山东黄河建国以来流量测验设备的发展变化,阑述科学技术发展及科技创
新对水文测报技术发展的重要性。
关键词:山东黄河;流蚤测验;设施设备
中图分类号:TV11
文献标识码:A
文章编号:1672-2469(2015)10-0024-03
1渡河方式
越大。测船靠岸后船上测验人员下船拉纤上行,
将船再拉到断面上游另一适合施测下一条垂线的
东黄河流量测验主要在测船或吊箱上进行。位置后停止拉纤,然后重复以上各步工作,施测
完成一次流量测验,测船或吊箱需要在选定的断第2条垂线。如此往复,一次流量10多条垂线需
面上从一岸移动到另一岸,测船或吊箱移动的方要移动10~20次船。施测一次流量一般需要十几
式叫做渡河方式。渡河方式、测流历时、测验精个小时,如遇滑锚、淤锚,测验历时会更长。渡
度随着渡河设施的改进而由繁至简、由长至短、河方式落后,工作艰苦、安全无保障、测验精
由低至高。山东黄河流量测验渡河方式大致分为度差。
拉纤法、高吊缆法、机船法和水文缆道法四个1.1.2立式绞关长锚缆牵引(一锚三点)法
阶段。
“人工拉纤、一锚一点”渡河方式使用了近
拉纤法
年。水文职工不断总结创新,1953年,黄河艾
拉纤法是依靠人力将测船拉到断面上游,让测山、泺口两水文站职工首先使用了“立式绞关长
船在水流和船工的操控下从一岸移渡到另一岸的错缆牽引法”。这种方法是将销缆加长,缠绕固
方法。
定在测船头部的立式绞关上,起锚时人工推动绞
1.1.1人工拉纤、一锚一点法
关,起锚后测船又滑向断面下游。施测下一锚时
建国初期,流量、输沙率测验主要使用无动力重复“人工拉纤、抛锚定位”的方法。这种方法
木船、依靠人工拉纤的方式完成,即“人工拉纤、错可以施测1~3条垂线,窄深河道的水文站
一铺一点”法。这种方法是施测流量时人工将木船4错即可完成全断面流量测验。“立式绞关长销缆
拉到测验断面上游某合适位置(该位置能使测船在牵引法”的使用替代了人力拽拉锚链起锚,锚缆
船员操控和水流作用下顺利漂移到施测垂线上游抛
的加长使一锚能施测3条垂线,较之“人工拉纤
锚点)后停止拉纤,让木船在水流和船员的操控下一错一点法"减少了两次拉纤过程,明显降低了
漂向抛锚点抛锚定船,然后放松锚链(锚链一般长劳动强度,缩短了测验时间,提高了流量的测验
10-30m左右,在系错处系有起锚绳)将船下滑
精度
到测验断面第1条垂线进行测验,测验完毕人工1.2高吊缆水力绞关法
拽拉起锚绳起铺移动测船施测下一条垂线。因为
高吊缆法即在测验断面上游300m左右处靠
起锚后测船在向岸边靠近的过程中被水流冲向断
面下游1~3km或更远,测船离岸边越远下滑距离作者简介:杨风栋(1961年一),男,高级工程师。
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水利规划与设计
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近主槽的一岸堤坝上竖立1根高10m左右的木杆最大、支架最高的吊船缆道;1999年利津站建成
或钢管,用以悬吊测船,高吊缆通过船头导向轮、使用了吊船吊箱两用缆道,该缆道是黄河上第一个
船尾导向滑轮缠绕在水力绞关轴上,测船在艄利用高能电池作吊箱升降能源的半自动化缆道。
公的操控下借助缆索的牵挂和水流的冲击左右2000年后,随着科技进步和水文投入的增加,渡
摆动。
河设施发生了质的変化。目前,高村、孙口、艾山
立式绞关长锚缆牵引法使用过程存在两方面3水文站均有吊船、吊箱缆道各1套,泺口水文站
问题,一是测验时间稍长便出现河床泥沙淤埋锚有自动化测流缆道和吊船缆道各1套,利津站有吊
犁和铺缆现象,二是人力推动立式绞关劳动强度船吊箱两用缆道1套,陈山口水文站吊箱、自动化
大。1954年,高村水文站职工在实践中发明了高测流缆道各1套。
吊缆。用高吊魏牵引替代了立式绞关长锚缆牵引
吊船缆道是利用水流冲力及缆道的牵引完成测
移渡测船进行测验,一次可摆进测船200~300m,船渡河测验。吊箱缆道基本实现了吊箱的水平、升
般水文站配合小型测船不用拉纤可以完成流量降运行电动化,起点距测量自动化,只需要3人就
测验,缩短测流历时3/5,但仍用人力推立绞关能完成流量测验,实测…次流量仅需70分钟左右
起锚。1956年,艾山水文站职工研制了水力绞大幅缩短了流量测验历时,减少了测验人员数量,
关替代了人推立式纹关。高吊缆、水力绞关的特别是测验垂线定位准确使得测验精度大幅提高
联合使用使测船逆行、左右移动、铅鱼升降及自动化测流缆的建成进一步保证了大洪水期间的流
定位测验变得省时、省力、方便。较之“一锚三量测验。
点法”又缩短了时间,降低了劳动强度,提高了
流速仪悬吊方式
测验精度。
高吊缆、水力绞关的使用解决了锚缆淤积问
流速仪悬吊方式及铅鱼大小,都直接影响流量
题,替代了人工推转绞关,进一步缩短了测流的测验历时和质量。建国初期,山东测区流速仪悬
历时、降低了劳动强度、提高了测验精度。但吊设备经历了从无到有,从简陋到相对先进的发展
高吊缆适用于窄深河道且有堤坝的测验河段,过程。最早的流量测验没有悬吊设备,测速时将流
对于宽浅河道宜与“一锚三点”法配合使用完成速仪悬板捆在有刻度的木杆上或悬挂在木船的椸杆
测验
缆绳上进行测速。1953年后,水文职工自己研制
1.3机动船渡河
的木质流速仪绞车普遍应用于各水文站流量测验。
上世纪60年代末,开始使用机动测船或以机1955年后又将木质绞车改为带轴承的钢架绞车,
动測船牵引木测船配合长缆重犁水力绞关,采用一这种绞车的起吊重量、悬臂长度较木质绞车有了
锚三点或多点法施测流量。首先,泺口、高村、孙大的改进,并且转动灵活。1970年前后,部分水
口水文站先后配备了机动测船;70年代末,艾山、文站配备了手摇、电动两用纹车。1990年前后,
泺门、利津、陈山口水文站先后配备了钢板测船和各水文站大型测船配备了电动水文绞车,中、小
冲锋舟;至2013年底山东测区各干流水文站全部型测船配备了轻型钢架绞车,部分水文站使用了
配备了机动测船。使用机动测船后施测一次流量在手摇悬杆。目前,各水文站均配备了变频调速绞
100分钟左右,测验安全和资料精度进一步提高,车,实现了流速仪升降限位控制和水深测量自动
但机动测船功耗大、费用高,船体对水流有一定化控制。
扰动。
1.4水文缆道
3起点距定位
1964年,泺口、艾山、利津、陈山口4水文
建国初期,流量测验中的测速、测深垂线位
站建设使用了水文缆道。其中东平湖陈山口水文站置是用经纬仪交会法、视距法和辐射线法确定。
最先使用了吊箱缆道,泺口水文站最先使用吊船缆其中,经纬仪交会法是在岸上根据2个已知点坐
道。1979、1980年孙口、高村水文站相继建成使标确定待定点位置的方法(图1);视距法是在测