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声学多普勒流速剖面仪(ADCP)助推黄河水文流量测验实现新跃迁
2019-08-05 09:12  

  本站讯 自2016年黄党组启动黄河水文测报能力提升工作以来,黄水文局周密部署,科学安排,齐心协力,全力推进水文新仪器新设备的引进、消化、应用进程,进一步加快了水文测验现代化的步伐。

  其中,经过十多年反复比测试验、消化调整的声学多普勒流速剖面仪,逐步开始大范围的应用。目前,黄河干流35站,已有25站投产应用,黄河水文流量测验迎来了跃迁发展的新局面。

  这种跃迁变化,在小浪底、西霞院两个水文站表现最为明显。与大部分黄河河段的自然河道不同,河床相对稳定,动床特征不明显,含沙量较小,且受小浪底水库和西霞院水库影响大,全年水位变化快、涨落幅度大,ADCP的快速、自动化流量测验,使得水文人能够更快、更准确地测出洪峰流量。

  7月初的小浪底水文站,凌晨5时,朝阳还没有升起来,河边的空气里散布着早晨潮湿的清新,负责流量测验的董方和王帅强开始了一天的工作。不同于以往的流速仪测验,现在两个人、一台笔记本电脑、一套ADCP,轻装简行就能开展流量测验了。

  “现在只要是清水时期,常规测流已经全部用ADCP代替流速仪了,因为实在是太方便了。”冲锋舟找到了测验断面的起始点,董方点击着电脑上连接ADCP信号的软件,确定信号接收正常,伴随着“突突突”的马达声,测流就这样开始了。不需要停船找测点,不需要等候100秒的测验历时,冲锋舟拖着“山”字形的ADCP从右岸匀速行驶到左岸,一份流量记载表和分布图俨然出现在了电脑上,采集、处理、输出数据全程自动化,前后仅仅耗时6分钟。

  “一般们都是来回测两个回合,也就是测4次,流量取平均值,这样更准确。”董方在回程的路上笑着说:“整个过程也就半小时左右。”

  “这个仪器应用得特别好,受河中漂浮物和水草的影响较小,除了最开始遇到过船头上扬的情况,基本没有什么问题。上扬的情况们也通过安装平衡架解决了。”小勘局办公室主任任江波拿出一张带ADCP和平衡架的照片细细介绍,“最初搭配ADCP使用的船体笨重,平衡性较差,在测验过程中由于冲锋舟的牵拉作用导致船头上扬,容易造成测验误差。”

  这个样子像字母“T”的平衡架是水文站职工为ADCP专属打造的。横杆固定在冲锋舟上,竖杆则固定在ADCP的首部,以外力使ADCP保持平放在水面上,确保了测验精度。“这个平衡架是个非常实用的小发明,当时还获得了‘浪花奖’。不过2013年以后们就更换了新型的ADCP,船体轻盈,彻底解决了平衡性的问题。”任江波笑着说:“现在小浪底、西霞院两个水文站ADCP应用已经相当成熟,小浪底只要是流量5000立方米每秒以下、含沙量不超过9千克每立方米,都可以用ADCP测流。”

  这份成绩来之十分不易。黄河特殊的河情,使得先进仪器的配发到位只能算初步阶段,还要经过漫长的比测分析阶段,去消化、去调整,才能真正让新仪器发挥“利器”的功效。小浪底水文站从2004年配发ADCP,到2007年正式批复应用,至今已有十几年的应用时间。西霞院水文站更是从2008年建站开始就配发了ADCP,2017年才通过比测报告批准正式应用。这漫长的十几年中积累的每份比测资料,都是推进ADCP应用的奠基石。

  从小浪底水文站断面向下游走,不到30公里的距离,是西霞院水文站。黄河水文测报能力提升以来的两年多,西霞院水文站水文测验已初步显现出现代化水文站的模样来。西霞院水文站站长张银涛谈起ADCP,掩不住一丝的兴奋:“相比固定测点测速的流速仪,ADCP少了很多限制,它可以在随船运动的过程中进行测验,且测船航行轨迹不严格要求垂直于水流方向。而且ADCP所测的垂线、测点远远多于流速仪,测验精度也有了大幅度的提升。同时比起测流的大船,冲锋舟所耗的油量也要小得多,可谓是节人力物力、提高测验质量的一柄利器呀!”

  “现在们打算借着洪水防御和水库调度期间的水沙条件,在含沙量5千克每立方米到10千克每立方米的范围内继续对ADCP开展比测分析,扩大ADCP应用范围。”张银涛认真介绍着,眼里满是憧憬,“西霞院现在仅有5名职工,每个人都是身兼数职,若能进一步扩大应用范围,必将大大减轻大家的劳动强度。”

  小浪底水文站、西霞院水文站的ADCP应用情况,是黄河水文流量测验发生现代化质变,实现跃迁的缩影。走航式ADCP在河道条件相对稳定的上游测区、宁蒙测区等已逐步广泛应用,石嘴山等水文站甚至实现了常态化应用,在下游含沙量较大、动床特征明显的花园口、孙口、泺口等水文站也开始了投产应用。

  ADCP在黄河水文上应用的逐步成熟,使黄河水文职工从大量枯燥的劳动中得以解放出来,为繁重的黄河水文流量测验插上了飞翔的双翅,而水文人必将在新仪器新技术的腾飞下,稳步提升测报质量,做洪水防御和水库调度的“耳目”和“尖兵”。

作者:张海锋  责编:李霞

 

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