一種流速儀測(cè)速桿的研制

汪增濤

（山西省水文水資源勘測(cè)局 山西太原 030001）

近年來，隨著山西省大水網(wǎng)工程建設(shè)的實(shí)施，以及河流上游水土保持工作的開展，河流發(fā)生大洪水、特大洪水的頻率越來越低，主要為低（枯）水，以2013年海河流域（不包括小河站）為例，全年流量測(cè)驗(yàn)共1 772測(cè)次，其中浮標(biāo)法測(cè)流32次，纜車測(cè)流229次，電波流速儀測(cè)流61次，小浮標(biāo)測(cè)流為5次，涉水施測(cè)為1 067次，涉水測(cè)流次數(shù)占全年總測(cè)流次數(shù)的60%。山西省水文系統(tǒng)常用的流速儀主要有LS68型、LS25-1型、LS25-3型、LS25-3A型等四個(gè)型號(hào)，這四種型號(hào)的流速儀在在生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)南方河流特性設(shè)計(jì)，均安裝在纜道（吊箱）、吊索或鉛魚纜道上，沒有專門配備測(cè)速桿。為適用山西省水文系統(tǒng)流量測(cè)驗(yàn)中涉水施測(cè)要求，山西省水文水資源勘測(cè)局研制了一種流速儀測(cè)速桿。

1 本裝置的基本情況

1.1 主要功能

河道涉水測(cè)流時(shí)，用來安裝固定LS68型、LS25-1型、LS25-3型、LS25-3A型四種流速儀，能夠更方便的使用和操作儀器，提高流量測(cè)驗(yàn)精度。

1.2 實(shí)現(xiàn)思路

（1）具備測(cè)量水深的功能；

（2）能安裝固定LS68型、LS25-1型、LS25-3型、LS25-3A型四種流速儀；

（3）采用一點(diǎn)法測(cè)流時(shí)，能測(cè)量出相對(duì)水深0.6處位置；

（4）能固定流速儀音響器；

（5）流速儀測(cè)速桿底盤入水阻力小，對(duì)河床破壞小，不影響水深測(cè)量；

（6）測(cè)速桿桿件具備抗水流沖擊的強(qiáng)度，流速較大時(shí)保持桿件不變形；

（7）測(cè)速桿桿件輕便，便于攜帶和操作。

1.3 創(chuàng)新之處

以往人工涉水測(cè)流，需要將儀器固定在自制桿件上，桿件不分內(nèi)外桿，要達(dá)到相對(duì)水深0.6處，需要測(cè)工自己判斷，且?guī)Я魉賰x的測(cè)桿處于懸空狀態(tài)，在水流的沖擊下，很難保證流速儀穩(wěn)定，影響測(cè)流精度，采用本裝置測(cè)流，通過提拉內(nèi)桿可以精確測(cè)定相對(duì)水深0.6處位置，且能保證流速儀始終穩(wěn)定，能明顯提高流量測(cè)驗(yàn)精度。

2 本裝置設(shè)計(jì)說明

流速儀測(cè)速桿主要由外桿、內(nèi)桿和儀器支架構(gòu)成。

2.1 外桿

外桿（見圖1）由鋼管制成，外桿主要用于支撐和固定內(nèi)桿，長(zhǎng)1 415 mm，直徑25 mm，管壁厚3 mm，能夠抗擊較高流速而不變形；外桿側(cè)壁有長(zhǎng)817.71 mm，寬10 mm開槽，用于內(nèi)桿攜帶儀器支架上下提拉；外桿標(biāo)有刻度，用于計(jì)算水深和流速儀相對(duì)水深。每10cm標(biāo)刻度數(shù)字5 cm標(biāo)大刻度、1 cm標(biāo)小刻度，在整米處漆1 cm寬紅漆，便于讀數(shù)；外桿距頂端232 mm處加把手，用于穩(wěn)定測(cè)速桿；外桿距頂端140 mm處有一固定螺絲，用于固定內(nèi)桿；外桿底端為直徑143 mm、厚6 mm的底座（圖2），底座有6個(gè)直徑為19 mm的漏水孔，主要用于確保能正確測(cè)量垂線處水深，6個(gè)漏水孔用于減小測(cè)速桿入水阻力。

圖1 測(cè)速桿外桿立面圖

圖2 外桿底座俯視圖

圖1中：①固定螺絲；②把手；③開槽；④底座。

2.2 內(nèi)桿

內(nèi)桿（見圖3）由長(zhǎng)1 489.67 mm鋼管制成，直徑為18 mm，壁厚為2 mm，主要用于固定音響器支架、儀器支架和調(diào)整流速儀位置。音響器支架高128 mm，寬80 mm，厚40 mm能容納山西省常用的幾種流速儀音響器，音響器信號(hào)線穿過內(nèi)桿鋼管與儀器支架上的流速儀連接；內(nèi)桿底端有兩個(gè)螺絲孔，用于固定儀器支架。

圖3 測(cè)速桿內(nèi)桿立面圖和側(cè)視圖

圖3中：①音響器支架；②音響器信號(hào)線穿孔；③流速儀支架固定螺絲。

2.3 儀器支架

儀器支架有兩種形式，Ⅰ型（圖4）用于安裝LS68型流速儀，Ⅱ型（圖5）用于安裝LS25-1、和LS25-3型和LS25-3A型流速儀。Ⅰ、Ⅱ型支架均有8 mm寬、7 mm厚鋼片圍成三角形骨架支撐，不同處是儀器連接處，由于流速儀的連接處形狀分別為圓孔狀和槽孔狀，LS68型為槽孔，需插入圖4的③處，LS25-1型、LS25-3型為圓孔，需套入圖5的③處。由于LS25-3A型也為圓孔，但直徑（見圖5俯視圖）不同，將Ⅱ型支架儀器連接處設(shè)計(jì)為可拆卸，圖5③處套在④處，適應(yīng)不同尺寸流速儀，可以一桿多用。

圖4 Ⅰ型流速儀支架側(cè)視圖和正視圖

圖5 Ⅱ型流速儀支架側(cè)視圖和俯視圖

圖4中：①流速儀支架的三角形骨架；②流速儀支架固定螺絲；③流速儀固定螺絲。圖5中：③LS25-1型和LS25-3型流速儀連接處；④LS25-3A型流速儀連接處。

2.4 組裝圖及實(shí)物圖

流速儀測(cè)速桿總重為8 kg，通體鍍鋅，用于防止生銹。圖6為Ⅰ型流速儀測(cè)速桿組裝圖，圖7為安裝LS68型流速儀后實(shí)物圖。

圖6 Ⅰ型流速儀測(cè)速桿立面圖

圖7 Ⅰ型流速儀測(cè)速桿實(shí)物圖

3 本裝置使用方法與操作步驟

（1）把調(diào)整好平衡的流速儀安裝在測(cè)速桿固定架上，并上緊螺絲；

（2）將音響器放在音響器固定架上，連接好信號(hào)線，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋槳（旋杯），檢查音響器工作是否正常，證實(shí)確無問題后，即可下水測(cè)量；

（3）將測(cè)速桿放到選定測(cè)流垂線處，通過外桿量出水深h，再將內(nèi)桿固定螺絲擰松，向上提拉內(nèi)桿，將流速儀提到相對(duì)水深0.6處（h0.6=0.6×h），擰緊內(nèi)桿固定螺絲，開始計(jì)時(shí)測(cè)流；

（4）將選定的所有測(cè)流垂線測(cè)量完畢，收回儀器，拆開儀器并裝箱。

4 本裝置使用情況

目前山西省水文水資源勘測(cè)局研制的流速儀測(cè)速桿經(jīng)過山西全省水文系統(tǒng)66個(gè)測(cè)站使用了近半年，各測(cè)站職工反映良好。