水文仪海放歌

在没有水深记数器前，我们用解锥（起子）将钢丝绳松开后，再将3~4公分长的布条插进去，每隔0.5米要插一个。一般是红色布条代表0.5米，白色代表米，每逢5米处则是兰色或黑色布条，十米用红白两个布条，二十米用兰白两个布条，还要一个人专门站在船边观读水深，并指挥三绞运转，这边流速仪到位了，那边取水样又开始，因此在测船上常常是：“还绞一点，还放一点，好！”之声不绝于耳。

由于宜昌站水深流急，使用的铅鱼都是一百公斤以上。钢丝绳上的布条，经过几道转向滑轮，再在卷线滚筒上不断挤压，插一次布条，只能管两三次就看不清了，要重新插布条。尽管每个人都很累，还是要把布条插好了才能收工，不然下次测量前还得插布条。因此人们都觉得这个办法又笨又累，应该改进才行。于是，有人用转数表，机械数码器等来做水深计数器，但效果都不是很理想。那时我正在车间里忙着加工三绞设备，每天车、钳、铣忙个不停。

有一天储荣民同志拿来一套重庆总站设计的水深记数器图纸，要我参考他们的图纸设计适合我们用的水深记数器。我详细研究了他们的图纸，吸收了他们的有用部分，加上我自己的一些想法，经过几天的努力，设计方案弄出来了。方案中需要一对90^。转向1：3变速齿轮。储荣民说医院病床升降上用了一对这样的螺旋齿轮，而且宜昌有个厂批量生产这种齿轮。看到样品后，我们就决定采用这种齿轮。再就是如何解决带动指针的齿轮问题，以前常采用闹钟上的齿轮，但它们的变速比不合水深记数器的要求，我们决定采用车间的土铣床，自己加工齿轮，买来一套共八片0.6模数齿轮铣刀，经过精心细致的操作，齿轮加工出来了。第一批组装了两台，安装好了以后，经过与用布条读的水深对比，误差很小，符合水文测验规范的要求，以后就陆续生产了好几批，估计有一百多台，除了满足本单位需要外，还满足了其他水文站的需要。从根本上结束了钢丝绳插布条的历史。水深记数器是一个比较简单的东西，正因为它简单、实用，故障少，为测流时的水深测量提供了方便，深受测流人员喜爱。

1978年，水利部在湖南长沙举办了一次全国水文技术革新成果展示会，葛实站当时没什么展品参加，却派了7个人的队伍去参观学习，我是其中的一个。当时，我想到领导把我们从繁忙的工作中抽出来去参观学习，不能有负领导的期望，所以在这次参观学习中，除集体活动外，我大部分时间都泡在展示厅里，对展品进行认真地学习研究。在这次所有展品当中，以长委汉口水文总站研制的压力式水位计呼声最高，得到了本次展示会的大奖，出尽了风头。但是我从详细研究中发现，这种水位计影响精度的因素比较多，而且能测得到的水位变幅有限，没有广东省水文总站的水位计好。在参观回来的汇报会上，我说出了我的观点，并得到了秦嗣田书记的大力支持，当即派我和吴思聪一起去广州找到广东省水文总站。不巧搞这个仪器的关锡鸿工程师有事外出，他们的水位计只在试验阶段，还没有安装使用。仪器也只有送长沙展出的那一台，运回来的时候，其中的小电机还被人偷走了。这次广州没有收获，回来后只有按仪器的原理自己动手进行设计加工。该仪器原理就是一个U形管水银压力计，U形管的一个管口用管道与江河水体相联，水位涨落变化使另一边水银面的高度跟着变化，再由小电动机绞放测垂使其接触水银面（导通），离开水银面（断开），来测定水位变化数值。安装时对管道的密闭性要求很高。有一天我突然有一个想法，这个仪器用水银作导电体，是因为水银的电阻小。如果用水作导电体，只是水的电阻大些，通过的电流小，不能直接驱动电动机，但可以想法通过晶体管放大电流后再驱动电机，这样就可以直接测量水面高程变化，而省掉了水银U形管，结构也简单了。经过几天的反复思考，认为这个想法确实可行，便放弃了原有的打算，开始设计放大器等，并在室内进行试验，取得成功后，在宝塔河水位站安装试验。试验也是成功的，就是发生的故障比较多。我对每次故障都仔细分析原因，想办法予以消除，以后故障就少些了，性能也有所提高。长委水文处领导知道这种水位计的研制情况后，比较重视，当即在宜昌召开了全江水位自计仪器科研成果交流会，认为这是一种有发展前途的水位自记仪器，为其定名为接触式水位仪，列入全江199组水位自记仪配置规划中，会议还对仪器提出改进意见，要求尽快完善设计，扩大比测范围。1982年8月30日至9月2日在宜昌南湖宾馆正式召开了JC—1型接触式水位仪局内鉴定会，鉴定认为仪器设计原理正确，方案可行，结构简单，便于安装，功耗较低，电路有实用特色，可列入长江流域水位测量仪器的型谱。鉴定会后制造了12台，分别安装在清江长阳站、乌江彭水水文站、洞庭湖茅草街站、汉江、郭滩、油坊沟、岳口、汉川等站及葛洲坝1、3、4、5、10号站。我将接触式水位计的原理，结构、性能及适用范围，比测试验情况等写成一篇文章发表在水文月刊上。青海乌江长滩水电站、广西梧州水文分站看了这篇文章后，派人来宜昌，要求订购水位仪，清江隔河岩水电站也买了一台。以后在长江上游寸滩水文站进行了超声波水位计、压力式水位计、接触式水位计三种仪器无人值守比测试验，接触式水位计最长无故障期为152天，取得了比较好的效果。1986年接触式水位仪还被长江委送北京参加国际水利展览会。

广西梧州水文站的人说他们所以要选用接触式水位仪，是因为他们那里水位变幅大，有36米多，建了四级浮子式水位自记井，每当水位有涨落变化时，要拆搬仪器。现已过去了10多年，很多已安装的仪器可能都没有使用了，这可能是因为当时使用的元配件不安全可靠，制造方面也不是很完善的原故。如果能够在原有经验的基础上，吸收现代化科技和数字技术成果，建成自报、自记接触式水位仪无人值守水位站是完全可能的。

以前取河床质都是用锥式采样器，这种采样器用在砂质河床取样还可以，但是砂卵石河床取样就不理想，常常多次取不到样，即使取到一些，也没有代表性，宜昌河段就是这种情况。因此水文人员都期望有一种新的采样器能取锥式采样器。大约是在1979年，长委水文处绘制了一套挖斗式采样器的图纸，交由荆江河床实验站按图加工了几台，并将其中的一台交由宜昌水文站试验使用。在试用过程中，挖斗常常是不挖，有少数几次挖了，也只取很少一点的砂样。试用过好多次，效果还是不行，我提出可能是拉力弹簧的拉力不够，领导便把改进挖斗式采样器的任务交给了我。我接受任务以后，便围绕着如何增加挖斗挖的力矩这个问题想办法。方案想了几个，经过比较，以利用铅鱼重量增加的力矩多，而且结构比较简单，如是按这个方案设计加工有关零部件，安装以后在室内试验成功后，再到江中进行取样试验，证明效果不错，又在河滩上进行人工坑挖和仪器采样的级配对比试验，各项指标均达到了水文测验规范要求。采样器被批准正式投产使用，以后被逐渐推广，成为全江水文测验中河床质采样的首选仪器。

这种采样器虽然能进行河床质采样，但操作比较麻烦，要绞上绞下，挂勾放勾等，而且很不安全。船员何家具同志就曾经因操作采样器手部受伤，为此张昌茂同志来葛实站以后，对采样器的进一步改进，作了很多努力。再就是挖斗口门常被石头卡住，不能完全关闭，使小粒径样品被水流冲走，而失去样品的完整性，这些都是有待进一步改进。

1961年，中国海洋杂志上刊载了一篇谢海观翻译的文章，介绍苏联利用地球磁场测量海水流速的情况，该方法的原理是：地球是一个大磁场，海水是一个导体，海水如果流动，便是导体在磁场中运动，导体（海水）两端必产生感应电势，其电势大小与地球磁场强度和海水流速成正比。测得感应电势大小和地球磁场强度后，便可求得海水的流速，按些原理推论，水文测流断面中的水流体也是在磁场中运动的导体，断面两边必有感应电势，其电势大小与当地磁场强度和水流速度成正比，每个地方的地球磁场强度变化很小，只要测量感应电势就可求得断面平均流速，从而计算出断面流量值。宜昌水文站当时成立了地球磁场测流小组，龙昌洪、储荣民两个负责，到科学院弄到了详细的宜昌地区地球磁场强度资料。该方法的关键是制造不电化电极和测量感应电势的设备，他们购买了白金和琼，做成了不极化电极，可能是测量感应电势的设备不过关，而没有得到满意效果 。

现在如果有人对这个课题有兴趣，利用现代高科技去深入研究探讨，或许可以取得

意效果。 (三峡局 杨维林)