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逆浪先行著新篇

陳毓瑩

  大矣中原,山岳巍峨,涇渭縱橫。

  黃河一路奔騰咆哮,流過小浪底水庫,奔向廣袤的中原大地。踞守在小浪底水庫下方的小浪底水文站,在過去的幾年里,首當其沖,為河南黃河水文測報能力提升吹響了戰斗的沖鋒號。

  這里是黃河流域首次投產應用走航式ADCP(聲學多普勒流速剖面儀)測流的水文站,也是黃河干流上首次投產應用RG-30流量在線監測系統的水文站,更是首個實現AEX-1型振動式懸移質測沙儀在線監測系統投產應用的水文站。

  為什么這么多的新儀器優先選擇在小浪底安裝應用?

  “小浪底水文站是國家重要水文站,也是小浪底水庫的出庫站,承擔著黃河洪水防御和水庫調度、向各級防汛部門提供實時水情的重要任務。受小浪底水庫調節影響,該站斷面水位漲落變化較大,每年都會經受長時間的高含沙洪水考驗。這么多新儀器新設備首先用在小浪底,一方面當然是希望減輕站上人員的負擔,另一方面也是因為這里的水沙特性具有一定的代表性,對于先進設備在河南測區其他水文站的推廣應用能起到重要的參考作用。”小浪底水文站站長張保偉如是說。

  早在2004年,河南水文局就引進了瑞江走航式ADCP并配發到小浪底水文站,在2004年5月至2007年期間與流速儀進行了長期比測。經黃委水文局審查后,2007年10月批復投產應用,使用范圍為流量級2000立方米每秒以下、含沙量1.57千克每立方米以下。隨后,小浪底水文站抓緊每一次中高水時機,積極開展比測分析試驗,最終將測流范圍成功拓寬到流量5000立方米每秒、含沙量9.50千克每立方米以下。

  走航式ADCP為水文測報能力提升帶來的改變,外業測驗人員感受最深刻:“以前就這樣900立方米每秒的中小水流量,也最起碼要出六七個人、兩條船進行測驗,辦公室還得有內業人員,這人力、物力、時間的消耗非常大。現在有了ADCP,兩個人半小時即可輕舟簡行完成流量測驗,真實有效地縮短了測驗歷時,提高了測驗效率,降低了職工勞動強度。”

  連通黃河左右岸的小浪底黃河公路大橋上有6個監控探頭,它們好似6雙敏銳的眼睛,日夜注視著奔騰不息的黃河。天藍色的太陽能光板,是它們不知疲倦、始終堅守的動力;喇叭狀的監控探頭,是它們隨時洞察水面流速的“觸角”;隱形的無線網絡,是它們實時傳送監測數據的通道。

  這就是小浪底水文站流量在線監測的另一個“撒手锏”——RG-30雷達流量在線監測系統。它通過監測水面流速和水位,利用轉換系數來解算斷面流量。這一非接觸式的測驗方式能夠讓它免受黃河高含沙水流的困擾,解除對人力的“捆綁”。

  2018年11月1日,RG-30雷達流量在線監測系統在小浪底水文站正式投產應用。通過無線網絡傳輸,測站后臺可以及時了解實時流量,并且直接導出EXCEL表格對數據進行整合,方便快捷又省力。小浪底水文站業務骨干董方表示:“RG-30雷達流量在線監測系統讓我們對水文流量這一要素的判斷更加直觀準確,尤其是與上下游流量進行對照時。以前只能立刻出船測流,現在看一眼屏幕,實時流量數據就顯示在上面。”越是大洪水、復雜流態時,測速快、頻次高、非接觸式、不受水體漂浮物影響的RG-30越能迅速、快捷地控制洪峰過程。

  RG-30雷達流量在線監測系統安裝到位后,小浪底水文站出于對測驗數據的嚴謹性考慮,進行了多次比測。在大量數據的比對分析過程中,系數不斷優化,精確度不斷提升。今年汛期應用情況表明,RG-30雷達流量在線監測系統所測數據與實測流量誤差處于規范允許范圍之內。

  RG-30雷達流量在線監測系統與小浪底站的“磨合”還不止于此。期間,系統讀數曾頻繁出現跳線情況,職工們經過研究發現,是受連陰雨天氣影響,原裝的太陽能光板太小,電力供應不足。在更換了更大的太陽能光板后,RG-30雷達流量在線監測系統繼續穩定、不間斷地每隔10分鐘向小浪底水文站傳輸1份流量數據。

  受小浪底和西霞院兩庫頻繁調節與反調節運用的共同影響,含沙量大、陡漲陡落的水沙特性讓小浪底水文站的泥沙測驗成了一個大難題,單純用傳統橫式采樣器取沙方式很難完美控制含沙量變化過程。而AEX-1型振動式懸移質測沙儀的投產,使小浪底站實現了含沙量100千克每立方米以下泥沙的在線監測,大大減輕了職工的勞動強度,為黃河防汛減災決策提供準確、及時依據奠定了重要基礎。

  振動式測沙儀精度高,性能穩定。它通過進水口對泥沙進行采集,每6秒更新一次數據,將泥沙含量的變化趨勢清晰直觀地展現出來,提升了含沙量監測的自動化程度,減少了“12分鐘取一次沙”的情況。“有了這個測沙儀,我們可以直觀看到泥沙實時的數據變化,這樣就能到了該取沙留樣的時候再去取沙,而不是像以前那樣,只靠日常工作的‘經驗’判斷。所以水越是大,越是離不了這個泥沙在線監測的儀器啊!”張保偉站在岸邊,指著固定好的測沙儀細細解釋道,“但是振動式測沙儀有點‘嬌氣’,很容易受水中漂浮物的影響,遇到雜物堵塞、磨損,都會發生數據讀取異常。去年汛期測驗正緊張的時候,就出現過讀數突然異常的情況。我們趕緊排查故障,最終確定了是線路燒損。在多次跟廠家聯系請教后,采購了合適的電子元件和電線,及時維修線路,確保了大水期間測沙儀的正常使用。”

  3年飛躍,小浪底水文站已初步實現了水位、流量、含沙量、降水等要素的在線實時監測。今日的小浪底,大門口的顯示屏滾動播放著水文宣傳片,雨量場上氣象6要素在線監測系統捕捉著氣象中的微小變化,稱重式雨量計不論雨雪風霜都兢兢業業監測著降水量,RG-30雷達流量在線監測系統讓流量測驗不再耗時耗力,便攜式測深儀讓大斷面測驗更加精準輕松……

  隨著越來越多的先進儀器設備在河南測區各站安裝落戶,小浪底水文站作為水文測報能力提升的窗口示范站,借著黃河水文新一代監測“利器”的東風,迎著小浪底水庫閘口下泄的洪水,劈波斬浪、敢為人先,在黃河水文測報能力提升的歷程上留下了濃墨重彩的印記。


發布時間:2019年12月16日 責任編輯:郭旭帆  來源:
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