2023年ELF1型浮标的研制及应用.doc

ELFELF-1 1 型浮标的研制及应用型浮标的研制及应用 黄国立 殷冰冰 摘 要浮标法测流是流量测验的一种重要形式，为进一步推广浮标测验方法，需研制出一種规格统一，夜间发光便于定位的浮标，为水文测验争取时间，为黄河水文资料掌握第一手宝贵资料提供保证。关键词浮标;发光;统一 1 研制背景 浮标法测流是流量测验的一种重要形式，主要适合于山溪性河流和漂浮物多、暴涨暴落的洪水测验。在黄河上、中游山溪性支流，浮标法测流是一种重要的流量测验方法。此外，浮标法测取流量也是大江大河较为普遍的测验方法，在流速仪以及其他测验设施无法满足测验条件时，运用浮标法来测取流量。较之其他流量测验方式，浮标法流量测验具有“选材容易、造价低、投放速度快、易操作、易成活、稳定性强、测流速度快、安全性能好”等优点。目前在黄河上使用的浮标样式不一，有草把、气球等多种漂浮物作为浮标来进行测验，夜间测验点燃草把来定位，运用的漂浮物不同，试验系数不同。通过对目前草把浮标的使用情况分析，发现存在以下不足：一是用草把扎制的浮标很难达到标准一致，大小一样，流量测验时使用同一浮标系数，造成存在一定的测验误差，影响测验精度。二是用草把扎制的浮标如果存放时间较长，受温度、湿度的影响较大，容易变形、失重，甚至不能使用，给流量测验工作带来不利影响。三是草把浮标在水中运行时，受水浸泡及水流大小影响等原因，入水深度会发生变化，测得的水面流速也会受到相应影响，进而影响到测验精度。四是夜间用草把浮进行流量测验时，需要在草把上放置可燃的照明物，因在水中运行，受波浪、风力等的影响，照明物经常会熄灭，影响浮标的成活率。此外，在一些测站，制作浮标的草把也不易收集到，给草把浮标制作带来难题。综上所述，为进一步推广浮标测验方法，急需研制出一种规格统一，夜间发光便于定位的浮标，为水文测验争取时间，为黄河水文资料掌握第一手宝贵资料提供保证。2 浮标制作的规定 参考水文测验规范，对水面浮标的制作有以下要求：（1）浮标入水部分，表面应较粗糙，不应成流线型。浮标下面要加系重物，保持浮标在水中漂流稳定。浮标的入水深度，不得大于水深的 1/10。（2）浮标露出水面部分应有易于识别的明显标志。3 新型浮标的设计与制作 通过广泛调研和分析设计，研制开发了一种新型的水面浮标，该浮标的主要部件有：3.1 浮子 通过认真研究和调研，结合黄河口实际，浮子选用黄河口渔民捕鱼常用的鱼漂作为浮子。3.2 浮子支撑 选用和浮子中间空隙粗细一致 PVC 管材作为浮子支撑。3.3 圆柱实心钢材或沙子 选用圆柱实心钢材或沙子作为浮子的配重。3.4 醒目标志 制作三角红旗固定在浮子支撑上作为醒目标志。3.5 夜间发光标志 选用一组 LED 灯作为夜间测验发光标志。具体制作方法：（1）将渔民捕鱼常用的鱼漂上部刷成红漆，达到标志醒目，下部用细沙打磨，粘贴上细沙或其他细小碎颗粒，表面达到较粗糙，增加浮标在水流中的摩擦力。（2）购置粗细与鱼漂中间空隙大小一致的 PVC 管材穿过浮子，PVC 管材总长1100 厘米，其中上部露出部分 80 厘米，下部配重 PVC 管件 30 厘米。PVC 管材上部与鱼漂结合处用塑料夹环固定，可以随时拆卸。（3）在水中经过多次浮力及配重试验，在鱼漂下部 PVC 管材中加上圆柱实心钢材或沙子配重，使浮标在水中露出 1/10 部分，达到规范使用要求。（4）为了在水中观测方便，鱼漂上部 PVC 管材中加系醒目红旗。（5）为了方便夜间观测，在 PVC 管材顶端加配五个 LED 发光灯泡。4 新型浮标的特点 4.1 水中漂浮稳定性好 经过多次浮力及配重试验，新型浮标在水中只露出浮子上部的 1/10 左右，且在水中移动和水流保持一致，不容易歪倒，稳定性能良好。4.2 白天测验红色小旗易辨认 鱼漂上部 PVC 管材中加系红旗，观测时在水中十分醒目，目标明显，容易分辨。4.3 夜间测验 LED 发光灯泡亮度明显 夜间测验时，LED 发光灯泡亮度明显，容易观测，且不受风力和水的影响，不容易熄灭。4.4 材料统一，系数稳定 该浮标制作材料统一，重量一致（1.8kg），入水深度一致，率定好的系数稳定，容易推广使用。2019 年利津水文站通过流量测验对比，推求出的浮标系确定为数 0.88。4.5 容易存放 该浮标因制作材料良好，可以长时间存放，且各部分可以随时拆开，运输、存放方便。4.6 LED 发光灯泡拆卸方便 白天测验时，可以将 LED 发光灯泡拆除，夜间测验时再装上，十分方便。5 新型浮标的应用 该浮标 2019 年 5 月在利津站研制成功并得到应用，使用效果良好，具有良好的推广应用价值。