ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОМПАРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЕРКИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕРТУШЕК

Аннотация. В статье рассматривается усовершенствование компараторной установки для поверки гидрометрических вертушек, используемых для измерения скорости потока воды. Основная цель работы - разработка и теоретическое обоснование мобильной компараторной установки, способной снизить риски повреждения вертушек при транспортировке, оптимизировать затраты и повысить точность данных. Проведен анализ характеристик и методов эксплуатации гидрометрических вертушек (ГР-21, ГР-55, ИСПВ-ГР-21М1) и методик поверки.

Ключевые слова: гидрометрические вертушки, компараторная установка, поверка, калибровка, метрологическое обеспечение.

Введение

С начала 2004 года гидрологическая система Казахстана стала активно развиваться после периода уменьшения из-за нехватки финансирования в конце XX века. С момента получения дополнительного развития в 2001 году количество гидропостов выросло более чем в два раза - с 165 до 377 к 2023 году.

Как видно из графика, данный рост отражает настойчивые усилия по улучшению контроля за водными ресурсами и повышению точности данных о состоянии поверхностных вод в Казахстане.

Рисунок 1. Количество гидропостов

Гидрологическая система РГП «Казгидромет» представляет собой сложную сеть наблюдательных пунктов, задействованных в полномасштабном контроле за состоянием поверхностных вод на территории Казахстана. В настоящее время производится мониторинг на 377 станциях, 329 из них следят за реками, 38 - за озерами и 10 расположены на морских станциях.

Интервалы наблюдений меняются в зависимости от времени года. В период межденного половодья проводится одно измерение каждые 7–10 суток (в среднем три измерения в месяц), а в период повышения уровня воды и спада разлива частота наблюдений увеличивается до 5–6 раз и 5–8 раз соответственно. Для проведения измерений используются гидрометрические вертушки для определения скорости течения воды.

Характеристики годового водного стока рек впервые были обобщены в исследованиях Б.Д. Зайкова. В дальнейшем нормы годового стока рек для различных целей в пределах зоны формирования стока уточнялись и дополнялись работами В.Л. Шульца, П.Ф. Лаврентьева, В.В. Голубцова, Е.Г. Юриной, И.С. Соседова и других исследователей [1, с. 46].

На сегодняшний день в Республике Казахстан поверка гидрометрических вертушек осуществляется централизованно в лаборатории РГП «Казгидромет» в г. Алматы. В процессе поверки вертушки снимаются с точек наблюдений и транспортируются в лабораторию, что сопряжено с рисками повреждений при транспортировке, значительными финансовыми затратами и потерей времени [1, с. 46].

Материалы и методы

Гидрологическая сеть РГП «Казгидромет» проводит наблюдения с помощью современных, проверенных приборов, таких как ИСВП ГР-21М1 и акустические доплеровские профилографы (расходомеры), которые автоматически рассчитывают скорость и расход воды.

Рисунок 2. Модель вертушки ИСВП ГР-21М1

Кроме того, используются и другие модели приборов, представленные ниже, которые также доказали свою эффективность и надежность в условиях разнообразных ландшафтов Казахстана.

Таблица 1.

Сводная таблица технических характеристик и средней стоимости гидрометрических вертушек

Как видно из данных таблицы, в данном исследовании использовались гидрометрические вертушки моделей ГР-21, ГР-55 и ИСВП-ГР-21М1, применяемые для мониторинга рек и водоемов в Казахстане.

Поверка вертушек в лаборатории включает визуальный осмотр, установку на стенд и сравнение их скорости вращения с эталонными значениями. При необходимости проводится калибровка, а результаты фиксируются и передаются в РГП «Казгидромет». Для улучшения процесса разрабатывается мобильная установка, которая позволяет поверять вертушки на месте эксплуатации. Это сокращает затраты на транспортировку, уменьшает риск повреждений и ускоряет процесс. Мобильная установка компактна, автономна и оснащена доплеровским профилографом, который измеряет скорость и сразу записывает данные. Специальное ПО анализирует результаты на месте и отправляет их в базу данных [2, с. 86].

Таким образом, внедрение мобильной компараторной установки значительно улучшает процесс поверки гидрометрических вертушек, повышая точность и надежность данных, что важно для управления водными ресурсами Казахстана.

Результаты и обсуждение

Теоретическое исследование показало, что внедрение мобильной компараторной установки для поверки гидрометрических вертушек может существенно снизить затраты и повысить эффективность. Пока что исследование сосредоточено на анализе возможностей и потенциальных преимуществ мобильной установки, но её практическое внедрение еще не проводилось.

Основные расходы при стационарной поверке связаны с транспортировкой вертушек в Алматы, арендой лабораторного оборудования и возможными ремонтами из-за повреждений в пути. В таблице ниже приведено сравнение затрат мобильной установки с текущей стационарной методикой.

Таблица 2.

Гипотетическая таблица затрат на поверку гидрометрических вертушек

Таблица сравнивает затраты на поверку гидрометрических вертушек между текущим методом с транспортировкой в Алматы и использованием мобильной установки на месте. Это снижает транспортные и операционные расходы, а также уменьшает риск повреждений оборудования. Теоретический анализ показывает, что мобильная установка может значительно сократить расходы, исключив транспортировку и аренду лаборатории. Также снижается риск повреждений, что увеличивает срок службы вертушек и снижает затраты на ремонт [2, с. 87].

Хотя мобильная установка пока не реализована на практике, теоретически она обладает высокой экономической эффективностью. Дальнейшие исследования и создание прототипа позволят подтвердить эти выводы и сделают поверку быстрее и выгоднее в Казахстане.

Заключение

Проведенное теоретическое исследование подтвердило, что мобильная компараторная установка для поверки гидрометрических вертушек способна существенно снизить затраты, сократить время поверки и уменьшить риски повреждения оборудования при транспортировке.

Практическое значение такой установки для Казахстана заключается в возможности значительно улучшить метрологическое обеспечение гидрологических измерений, обеспечив более высокую точность и оперативность данных.