水文纜道實(shí)現(xiàn)斷面多點(diǎn)水文要素采集的作業(yè)平臺河道流量并不是一個固定不變的數(shù)值。隨著降雨、水位、河床沖淤以及上下游來水變化河流流速和過水?dāng)嗝娑紩l(fā)生變化。因此想要獲得具有代表性的流量數(shù)據(jù)就需要在合理的測驗(yàn)斷面上持續(xù)開展流速、水深等參數(shù)監(jiān)測。傳統(tǒng)人工測流在實(shí)際應(yīng)用中存在幾個比較明顯的問題。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)場開展測驗(yàn)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。其次是測驗(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)。對于需要及時掌握洪峰過程的水文測站而言僅依靠人工定時測量可能難以完整捕捉快速變化的流量過程。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)雜單一測點(diǎn)很難反映整個斷面的水動力狀態(tài)。這也推動了多垂線測流、走航式ADCP測流和在線測流等技術(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穩(wěn)定的測驗(yàn)作業(yè)空間使測驗(yàn)設(shè)備能夠沿固定斷面橫向移動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“空中測驗(yàn)通道”。通過塔架、索纜、走車和測驗(yàn)吊艙等部件將測流儀器送到河道不同測點(diǎn)對水流進(jìn)行測量。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)。主索橫跨測驗(yàn)河段為走車和測驗(yàn)吊艙提供運(yùn)行基礎(chǔ)。循環(huán)索則主要用于驅(qū)動走車使走車能夠沿主索在河道兩岸之間移動。對于不同河寬、不同地形以及不同測驗(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)場條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此水文纜道并不是簡單地“架一根鋼索”而是一項(xiàng)涉及結(jié)構(gòu)、機(jī)械、控制和水文測驗(yàn)的綜合工程。纜道走車走車是連接索纜與測驗(yàn)設(shè)備的重要運(yùn)動部件。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)行測流。例如在多垂線測流過程中系統(tǒng)可以按照預(yù)先設(shè)定的測流垂線位置控制走車移動到達(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RTK厘米級定位、PID控制等技術(shù)可以進(jìn)一步提高走車定位和運(yùn)動控制能力。測驗(yàn)吊艙測驗(yàn)吊艙是水文纜道直接承擔(dān)水文測驗(yàn)任務(wù)的重要部件。根據(jù)不同測驗(yàn)場景可以搭載流速、流量、水深、泥沙以及融冰等不同類型的測驗(yàn)儀器。例如斷面探測則可以搭載測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)的測沙儀器。對于深水?dāng)嗝?、寬河道或者不同水位變幅條件還可以根據(jù)實(shí)際場景選擇不同類型的吊艙結(jié)構(gòu)。測驗(yàn)儀器水文纜道本身并不等于測流儀器而是為各種水文儀器提供穩(wěn)定的空間移動和測驗(yàn)條件。常見設(shè)備包括ADCP超聲波測量儀器雷達(dá)流速儀測深儀器測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)際測驗(yàn)任務(wù)搭載不同儀器實(shí)現(xiàn)多元測流和多要素水文監(jiān)測。定位、通信與控制水文纜道已逐漸形成由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、智能測驗(yàn)設(shè)備、通信控制和軟件平臺共同構(gòu)成的自動化測流系統(tǒng)。通過RTK定位可以確定走車及測驗(yàn)設(shè)備所在位置通過控制算法可以對走車移動過程進(jìn)行控制通過4G、MQTT等通信方式可以將現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和測驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸至后臺平臺。進(jìn)一步結(jié)合水文水資源管理平臺還可以實(shí)現(xiàn)測驗(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。水文纜道的核心價值定位水文纜道最大的價值并不只是“把儀器送到河里”而是為河道固定斷面的持續(xù)、規(guī)范和自動化測驗(yàn)提供基礎(chǔ)條件。減少人員涉水作業(yè)通過走車、吊艙和自動控制設(shè)備可以將部分測驗(yàn)工作由人工現(xiàn)場操作轉(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。提升測流效率傳統(tǒng)人工測流需要人員到現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)備、測點(diǎn)定位和儀器操作。自動水文纜道可以按照預(yù)設(shè)任務(wù)執(zhí)行測驗(yàn)使測流過程更加連續(xù)。對于多垂線測流還可以根據(jù)測驗(yàn)方案自動切換不同測點(diǎn)提高大斷面測流效率。支持多種測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)河流特征和測驗(yàn)?zāi)繕?biāo)選擇不同技術(shù)路線。例如多垂線測流適用于需要獲取多個垂線流速信息的斷面走航式ADCP測流適用于寬河道、深水和復(fù)雜流態(tài)斷面雷達(dá)波測流可以用于特定條件下的非接觸式流速監(jiān)測斷面探測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)人工測流更多屬于周期性測驗(yàn)而自動化水文纜道可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置執(zhí)行定時、自動或動態(tài)加測任務(wù)。當(dāng)水位變化達(dá)到設(shè)定條件時還可以根據(jù)實(shí)際測驗(yàn)策略增加測流頻次從而更及時地捕捉洪水過程和流量變化。支持遠(yuǎn)程管理和無人值守結(jié)合通信和平臺系統(tǒng)后管理人員可以遠(yuǎn)程查看測站狀態(tài)、測驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況。通過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)場巡檢需求為偏遠(yuǎn)水文測站長期運(yùn)行提供技術(shù)支撐。適用場景固定斷面連續(xù)流量監(jiān)測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)測場景。河道水文測站在重要河流控制斷面可以利用水文纜道開展流量、水位、流速和斷面等要素監(jiān)測為水文預(yù)報(bào)和水資源管理提供數(shù)據(jù)。防汛與洪水監(jiān)測洪水過程中水位和流量變化速度較快。自動水文纜道能夠減少人員涉水風(fēng)險(xiǎn)并通過高頻次測流獲取洪水過程數(shù)據(jù)為防汛研判提供依據(jù)。閘站和堰閘流量監(jiān)測在引水口、分水口、退水口以及重要閘站可以通過水文纜道或相關(guān)自動測流設(shè)施掌握過流量為水量調(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程中的流量變化。自動測流可以減少人工定期測量提高流量監(jiān)測頻次。特殊環(huán)境水文測驗(yàn)在高含沙、冰凍期、雨雪、低溫、夜間等條件下傳統(tǒng)人工測流難度增加。通過自動纜道、智能吊艙以及不同測驗(yàn)儀器的組合可以提高特殊工況下的測驗(yàn)?zāi)芰?。系統(tǒng)不僅能夠“測”還可以進(jìn)一步解決“什么時候測、測什么、怎么測、數(shù)據(jù)是否異常”等問題。通過水文數(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)測驗(yàn)設(shè)施進(jìn)一步發(fā)展成為智慧水文測站的重要組成部分。相關(guān)問答Q1水文纜道是什么水文纜道是一種跨越河道測驗(yàn)斷面的水文測驗(yàn)設(shè)施通過塔架、主索、循環(huán)索、走車和測驗(yàn)吊艙等結(jié)構(gòu)將測流儀器移動到指定位置對河流的流速、流量、水深等水文要素進(jìn)行測量。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、測驗(yàn)吊艙、測流儀器、定位控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理平臺等。具體組成需要根據(jù)河道條件和測驗(yàn)需求確定。Q3水文纜道可以實(shí)現(xiàn)自動測流嗎可以。結(jié)合自動走車、智能吊艙、RTK定位、PID控制、通信和水文測驗(yàn)平臺可以實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)定位、儀器入水、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備出水以及測驗(yàn)任務(wù)執(zhí)行等自動化流程。Q4水文纜道能搭載哪些測流設(shè)備根據(jù)具體項(xiàng)目需求可以搭載ADCP、超聲波測量儀器、雷達(dá)流速儀、測深儀器、測沙儀器、視頻水尺、融冰儀器等設(shè)備從而支持多垂線測流、走航式測流、斷面探測以及在線測流等應(yīng)用。Q5水文纜道適合哪些場景主要適用于河道水文測站、洪水測流、閘站流量監(jiān)測、灌區(qū)流量監(jiān)測、生態(tài)補(bǔ)水、水資源監(jiān)測以及高含沙、冰凍期等特殊水文條件下的測驗(yàn)場景。?本文為行業(yè)技術(shù)分享內(nèi)容來源愛易成轉(zhuǎn)載請注明出處。