水文纜道實(shí)現(xiàn)斷面多點(diǎn)水文要素采集的作業(yè)平臺(tái)河道流量并不是一個(gè)固定不變的數(shù)值。隨著降雨、水位、河床沖淤以及上下游來(lái)水變化河流流速和過(guò)水?dāng)嗝娑紩?huì)發(fā)生變化。因此想要獲得具有代表性的流量數(shù)據(jù)就需要在合理的測(cè)驗(yàn)斷面上持續(xù)開(kāi)展流速、水深等參數(shù)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)人工測(cè)流在實(shí)際應(yīng)用中存在幾個(gè)比較明顯的問(wèn)題。首先是人工涉水風(fēng)險(xiǎn)。在洪水期、高流速河段以及冰凍期人員到河道現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展測(cè)驗(yàn)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。其次是測(cè)驗(yàn)頻次受到人員、天氣和交通條件影響難以持續(xù)獲取高頻次數(shù)據(jù)。對(duì)于需要及時(shí)掌握洪峰過(guò)程的水文測(cè)站而言僅依靠人工定時(shí)測(cè)量可能難以完整捕捉快速變化的流量過(guò)程。此外一些大型河流斷面跨度較大水流橫向和垂向分布復(fù)雜單一測(cè)點(diǎn)很難反映整個(gè)斷面的水動(dòng)力狀態(tài)。這也推動(dòng)了多垂線測(cè)流、走航式ADCP測(cè)流和在線測(cè)流等技術(shù)的發(fā)展。水文纜道的核心作用就是在河道上方建立一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)驗(yàn)作業(yè)空間使測(cè)驗(yàn)設(shè)備能夠沿固定斷面橫向移動(dòng)并在不同位置完成流速、水深、含沙量等水文要素采集。水文纜道系統(tǒng)整體概述水文纜道可以理解為架設(shè)在河道上方的一套“空中測(cè)驗(yàn)通道”。通過(guò)塔架、索纜、走車和測(cè)驗(yàn)吊艙等部件將測(cè)流儀器送到河道不同測(cè)點(diǎn)對(duì)水流進(jìn)行測(cè)量。塔架與索纜塔架布設(shè)在河道兩岸用于支撐主索等纜道結(jié)構(gòu)。主索橫跨測(cè)驗(yàn)河段為走車和測(cè)驗(yàn)吊艙提供運(yùn)行基礎(chǔ)。循環(huán)索則主要用于驅(qū)動(dòng)走車使走車能夠沿主索在河道兩岸之間移動(dòng)。對(duì)于不同河寬、不同地形以及不同測(cè)驗(yàn)要求塔架高度、跨度、索纜結(jié)構(gòu)和施工方式都需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此水文纜道并不是簡(jiǎn)單地“架一根鋼索”而是一項(xiàng)涉及結(jié)構(gòu)、機(jī)械、控制和水文測(cè)驗(yàn)的綜合工程。纜道走車走車是連接索纜與測(cè)驗(yàn)設(shè)備的重要運(yùn)動(dòng)部件。在傳統(tǒng)水文纜道中走車通常由人工控制到達(dá)指定位置后再進(jìn)行測(cè)流。例如在多垂線測(cè)流過(guò)程中系統(tǒng)可以按照預(yù)先設(shè)定的測(cè)流垂線位置控制走車移動(dòng)到達(dá)目標(biāo)位置后配合吊艙完成儀器入水和數(shù)據(jù)采集。通過(guò)RTK厘米級(jí)定位、PID控制等技術(shù)可以進(jìn)一步提高走車定位和運(yùn)動(dòng)控制能力。測(cè)驗(yàn)吊艙測(cè)驗(yàn)吊艙是水文纜道直接承擔(dān)水文測(cè)驗(yàn)任務(wù)的重要部件。根據(jù)不同測(cè)驗(yàn)場(chǎng)景可以搭載流速、流量、水深、泥沙以及融冰等不同類型的測(cè)驗(yàn)儀器。例如斷面探測(cè)則可以搭載測(cè)深儀器獲取河床深點(diǎn)數(shù)據(jù)在高含沙河流中還可以根據(jù)項(xiàng)目需求配置相應(yīng)的測(cè)沙儀器。對(duì)于深水?dāng)嗝?、寬河道或者不同水位變幅條件還可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景選擇不同類型的吊艙結(jié)構(gòu)。測(cè)驗(yàn)儀器水文纜道本身并不等于測(cè)流儀器而是為各種水文儀器提供穩(wěn)定的空間移動(dòng)和測(cè)驗(yàn)條件。常見(jiàn)設(shè)備包括ADCP超聲波測(cè)量?jī)x器雷達(dá)流速儀測(cè)深儀器測(cè)沙儀器視頻水尺融冰儀器等因此同一套水文纜道可以根據(jù)實(shí)際測(cè)驗(yàn)任務(wù)搭載不同儀器實(shí)現(xiàn)多元測(cè)流和多要素水文監(jiān)測(cè)。定位、通信與控制水文纜道已逐漸形成由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、智能測(cè)驗(yàn)設(shè)備、通信控制和軟件平臺(tái)共同構(gòu)成的自動(dòng)化測(cè)流系統(tǒng)。通過(guò)RTK定位可以確定走車及測(cè)驗(yàn)設(shè)備所在位置通過(guò)控制算法可以對(duì)走車移動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制通過(guò)4G、MQTT等通信方式可以將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)和測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸至后臺(tái)平臺(tái)。進(jìn)一步結(jié)合水文水資源管理平臺(tái)還可以實(shí)現(xiàn)測(cè)驗(yàn)任務(wù)下發(fā)、設(shè)備狀態(tài)查看、數(shù)據(jù)展示、異常告警以及遠(yuǎn)程運(yùn)維。水文纜道的核心價(jià)值定位水文纜道最大的價(jià)值并不只是“把儀器送到河里”而是為河道固定斷面的持續(xù)、規(guī)范和自動(dòng)化測(cè)驗(yàn)提供基礎(chǔ)條件。減少人員涉水作業(yè)通過(guò)走車、吊艙和自動(dòng)控制設(shè)備可以將部分測(cè)驗(yàn)工作由人工現(xiàn)場(chǎng)操作轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)程控制。尤其是在洪水、高流速、夜間和冰凍期等環(huán)境下可以減少人員直接進(jìn)入危險(xiǎn)水域的需求。提升測(cè)流效率傳統(tǒng)人工測(cè)流需要人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)備、測(cè)點(diǎn)定位和儀器操作。自動(dòng)水文纜道可以按照預(yù)設(shè)任務(wù)執(zhí)行測(cè)驗(yàn)使測(cè)流過(guò)程更加連續(xù)。對(duì)于多垂線測(cè)流還可以根據(jù)測(cè)驗(yàn)方案自動(dòng)切換不同測(cè)點(diǎn)提高大斷面測(cè)流效率。支持多種測(cè)流方式水文纜道具有較強(qiáng)的設(shè)備搭載能力可以根據(jù)河流特征和測(cè)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)選擇不同技術(shù)路線。例如多垂線測(cè)流適用于需要獲取多個(gè)垂線流速信息的斷面走航式ADCP測(cè)流適用于寬河道、深水和復(fù)雜流態(tài)斷面雷達(dá)波測(cè)流可以用于特定條件下的非接觸式流速監(jiān)測(cè)斷面探測(cè)則可以用于掌握河床沖淤和斷面形態(tài)變化。多種方式并不是相互替代而是可以根據(jù)不同水文工況形成互補(bǔ)。支持連續(xù)水文數(shù)據(jù)獲取傳統(tǒng)人工測(cè)流更多屬于周期性測(cè)驗(yàn)而自動(dòng)化水文纜道可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置執(zhí)行定時(shí)、自動(dòng)或動(dòng)態(tài)加測(cè)任務(wù)。當(dāng)水位變化達(dá)到設(shè)定條件時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際測(cè)驗(yàn)策略增加測(cè)流頻次從而更及時(shí)地捕捉洪水過(guò)程和流量變化。支持遠(yuǎn)程管理和無(wú)人值守結(jié)合通信和平臺(tái)系統(tǒng)后管理人員可以遠(yuǎn)程查看測(cè)站狀態(tài)、測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況。通過(guò)AI值守、設(shè)備自檢、異常告警和遠(yuǎn)程控制等功能可以進(jìn)一步減少頻繁現(xiàn)場(chǎng)巡檢需求為偏遠(yuǎn)水文測(cè)站長(zhǎng)期運(yùn)行提供技術(shù)支撐。適用場(chǎng)景固定斷面連續(xù)流量監(jiān)測(cè)需求水文纜道主要應(yīng)用于需要固定斷面、連續(xù)掌握流量變化的水文監(jiān)測(cè)場(chǎng)景。河道水文測(cè)站在重要河流控制斷面可以利用水文纜道開(kāi)展流量、水位、流速和斷面等要素監(jiān)測(cè)為水文預(yù)報(bào)和水資源管理提供數(shù)據(jù)。防汛與洪水監(jiān)測(cè)洪水過(guò)程中水位和流量變化速度較快。自動(dòng)水文纜道能夠減少人員涉水風(fēng)險(xiǎn)并通過(guò)高頻次測(cè)流獲取洪水過(guò)程數(shù)據(jù)為防汛研判提供依據(jù)。閘站和堰閘流量監(jiān)測(cè)在引水口、分水口、退水口以及重要閘站可以通過(guò)水文纜道或相關(guān)自動(dòng)測(cè)流設(shè)施掌握過(guò)流量為水量調(diào)度和工程運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。灌區(qū)和生態(tài)補(bǔ)水灌區(qū)干渠、生態(tài)補(bǔ)水河段同樣需要掌握輸配水過(guò)程中的流量變化。自動(dòng)測(cè)流可以減少人工定期測(cè)量提高流量監(jiān)測(cè)頻次。特殊環(huán)境水文測(cè)驗(yàn)在高含沙、冰凍期、雨雪、低溫、夜間等條件下傳統(tǒng)人工測(cè)流難度增加。通過(guò)自動(dòng)纜道、智能吊艙以及不同測(cè)驗(yàn)儀器的組合可以提高特殊工況下的測(cè)驗(yàn)?zāi)芰?。系統(tǒng)不僅能夠“測(cè)”還可以進(jìn)一步解決“什么時(shí)候測(cè)、測(cè)什么、怎么測(cè)、數(shù)據(jù)是否異常”等問(wèn)題。通過(guò)水文數(shù)據(jù)、斷面信息、設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境信息的綜合分析水文纜道有望從傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)設(shè)施進(jìn)一步發(fā)展成為智慧水文測(cè)站的重要組成部分。相關(guān)問(wèn)答Q1水文纜道是什么水文纜道是一種跨越河道測(cè)驗(yàn)斷面的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施通過(guò)塔架、主索、循環(huán)索、走車和測(cè)驗(yàn)吊艙等結(jié)構(gòu)將測(cè)流儀器移動(dòng)到指定位置對(duì)河流的流速、流量、水深等水文要素進(jìn)行測(cè)量。Q2水文纜道主要由哪些部分組成通常包括塔架、主索、循環(huán)索、纜道走車、測(cè)驗(yàn)吊艙、測(cè)流儀器、定位控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)等。具體組成需要根據(jù)河道條件和測(cè)驗(yàn)需求確定。Q3水文纜道可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)流嗎可以。結(jié)合自動(dòng)走車、智能吊艙、RTK定位、PID控制、通信和水文測(cè)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)定位、儀器入水、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備出水以及測(cè)驗(yàn)任務(wù)執(zhí)行等自動(dòng)化流程。Q4水文纜道能搭載哪些測(cè)流設(shè)備根據(jù)具體項(xiàng)目需求可以搭載ADCP、超聲波測(cè)量?jī)x器、雷達(dá)流速儀、測(cè)深儀器、測(cè)沙儀器、視頻水尺、融冰儀器等設(shè)備從而支持多垂線測(cè)流、走航式測(cè)流、斷面探測(cè)以及在線測(cè)流等應(yīng)用。Q5水文纜道適合哪些場(chǎng)景主要適用于河道水文測(cè)站、洪水測(cè)流、閘站流量監(jiān)測(cè)、灌區(qū)流量監(jiān)測(cè)、生態(tài)補(bǔ)水、水資源監(jiān)測(cè)以及高含沙、冰凍期等特殊水文條件下的測(cè)驗(yàn)場(chǎng)景。?本文為行業(yè)技術(shù)分享內(nèi)容來(lái)源愛(ài)易成轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。