水文纜道使用改進(jìn)方法

吳振巖， 單志學(xué)

（承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

水文纜道使用改進(jìn)方法

吳振巖， 單志學(xué)

（承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

2002年承德水文水資源勘測(cè)局先后為5處水文站更換纜道測(cè)流設(shè)備,新設(shè)備的使用給水文工作帶來(lái)極大方便，但也遇到了雷擊等一些問(wèn)題，通過(guò)多年的維護(hù)、維修，現(xiàn)將需要改進(jìn)的地方加以說(shuō)明，供今后在水文纜道的使用方面加以分析運(yùn)用。

水文；纜道；改進(jìn)；方法

1 引言

測(cè)流設(shè)施是對(duì)河流流量、流速、面積等水文信息進(jìn)行測(cè)量的主要工具，水文纜道測(cè)流是水文測(cè)站常用測(cè)量方法，根據(jù)河道不同，分為大河纜道和小河纜道?？刂婆_(tái)是水文纜道的指揮控制中心，一旦出現(xiàn)問(wèn)題影響測(cè)驗(yàn)成果的及時(shí)傳輸上報(bào)，影響測(cè)驗(yàn)精度的因素主要是機(jī)械部分和電子傳輸部分。本文以韓家營(yíng)水文站使用的大河纜道為例，對(duì)水文纜道設(shè)備使用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出改進(jìn)方法。

2 水文纜道區(qū)別

承德市共有水文纜道7處，其中小纜道2處。小河纜道采用的是循環(huán)索與升降索獨(dú)立，受設(shè)在上游的拉偏索牽引控制測(cè)桿與水面垂直測(cè)流。大河纜道是采用循環(huán)索與升降索使用一根索，利用配重索調(diào)節(jié)循環(huán)索長(zhǎng)度方法控制測(cè)流鉛魚升降實(shí)現(xiàn)測(cè)流，拉偏索與小纜道方式相同。

3 測(cè)站基本信息

韓家營(yíng)水文站坐落在河北省承德市雙塔山鎮(zhèn)大龍廟村西北約1000m處，東經(jīng)117°44'北緯40°58'集水面積6787km2。流經(jīng)河流伊遜河順直河段長(zhǎng)500m，左岸為村級(jí)公路，右岸為耕地，基下1000m匯入灤河，高水時(shí)受灤河水頂托影響。河床由沙壤土、細(xì)沙組成，斷面沖淤變化較大，水位流量關(guān)系不穩(wěn)定。（見(jiàn)右圖）

4 測(cè)流設(shè)施

4.1 流速儀測(cè)流纜道

位置：基本水尺斷面上游1.0m建成日期：2003年10月。

兩岸支架結(jié)構(gòu)型式：左右岸均為鋼塔支架高度：左岸7.9m，右岸13.72m。

測(cè)驗(yàn)河段平面圖

主索直徑：18.5mm循環(huán)索直徑：4.2mm起重索直徑：4.2mm 跨度：228m。

拉偏索直徑：4.2mm鉛魚重量：100kg。

絞車型式：HY-300型水文纜道絞車驅(qū)動(dòng)類型：手搖、電動(dòng)。

設(shè)計(jì)速度：水平驅(qū)動(dòng)：705cm/s調(diào)速情況：變頻調(diào)速。

垂直升降：353cm/s調(diào)速情況：變頻調(diào)速。

操作室結(jié)構(gòu)型式：磚混結(jié)構(gòu)面積：7.55×4.15m面積：31.3m2。

設(shè)計(jì)測(cè)洪能力：最大流量：400m3/s。

5 使用問(wèn)題

機(jī)器部分：由于斷面跨度遠(yuǎn)，如果單獨(dú)架設(shè)升降索，纜車運(yùn)行軌道中升降索距離越遠(yuǎn)，懸索垂度越大，進(jìn)而影響測(cè)流精度?，F(xiàn)在普遍做法是循環(huán)索與升降索共用一索，在控制臺(tái)調(diào)整鉛魚高度進(jìn)行測(cè)流時(shí)，由于循環(huán)索在上下循環(huán)輪上受牽引力的變化，使得測(cè)流過(guò)程中，懸索下降和上升時(shí)流速儀會(huì)發(fā)生向河右岸或河左岸移動(dòng)。在大河測(cè)流中一些滑動(dòng)影響對(duì)流量成果影響不大，但承德河流都屬中小河流，移動(dòng)所帶來(lái)的誤差還是比較明顯的。現(xiàn)在纜道使用的拉偏索利用的是單滑輪固定在主索上，當(dāng)儀器在前進(jìn)和后退時(shí)，由于滑輪在主索上受摩擦力的影響與主索經(jīng)常出現(xiàn)一定夾角，導(dǎo)致儀器運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)常是向前走一段后拉偏索才向前運(yùn)動(dòng)一段，不能夠時(shí)時(shí)跟進(jìn)。一般測(cè)站采取的方法是將拉偏索松開(kāi)一點(diǎn)，這樣儀器可以運(yùn)行正常，但是，由于承德屬于喀斯特地貌，河流普遍流速較高，當(dāng)遇到較大洪水時(shí)，在大流速影響下，拉偏索不夠緊，會(huì)使流速儀測(cè)深索向下游發(fā)生較大偏移，直接導(dǎo)致所測(cè)水深偏深。

電子部分：纜道安裝原有的信號(hào)是利用河底信號(hào)發(fā)生器將水面信號(hào)、水深信號(hào)、河底信號(hào)、流速信號(hào)通過(guò)循環(huán)索與大地形成的回路將數(shù)字信號(hào)傳回控制臺(tái)，供流速表進(jìn)行測(cè)算。水平信號(hào)和水深信號(hào)是利用編碼器將絞車驅(qū)動(dòng)的信號(hào)傳遞到水平表和水深表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于采用索道傳遞信號(hào)，當(dāng)遇到雷擊時(shí)容易造成設(shè)備損壞，影響測(cè)流工作。整個(gè)控制系統(tǒng)所用配件很多既要配備獨(dú)立電源又要使用獨(dú)立顯示屏，利用電腦編制程序進(jìn)行控制，通過(guò)USB接口進(jìn)行輸出，設(shè)備零散，給使用維修帶來(lái)不便。

6 解決方法

機(jī)器部分方法：索道前后移動(dòng)的解決方法：索道前后移動(dòng)主要是受循環(huán)索影響，水平運(yùn)動(dòng)行車架這個(gè)滑輪在升降作業(yè)時(shí)候不能有效控制，產(chǎn)生滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致索道發(fā)生移動(dòng)，從而影響測(cè)點(diǎn)垂線精度造成的。解決辦法是在控制滑輪上安裝碟剎片，利用電子牽引器在控制臺(tái)上控制牽引器啟動(dòng)剎車功能，這樣，保證了當(dāng)控制臺(tái)進(jìn)行水平作業(yè)時(shí)牽引器不工作，當(dāng)進(jìn)行升降作業(yè)時(shí)，啟動(dòng)牽引器鎖定滑輪，保證升降作業(yè)，如同獨(dú)立一根升降索一樣，使得流速儀不偏移測(cè)點(diǎn)。為防止操作時(shí)鎖死過(guò)程還進(jìn)行水平移動(dòng)操作，將牽引器控制開(kāi)關(guān)與水平開(kāi)關(guān)利用接觸器進(jìn)行分離，一次只能進(jìn)行一種操作。拉偏索運(yùn)行卡主要是由于單滑輪與索之間存在夾角，影響正常運(yùn)行造成的，解決辦法是增加滑輪數(shù)量利用T型或者Y型架牽引拉偏索的方法。將拉偏索設(shè)置好合適的長(zhǎng)度（根據(jù)拉偏索與主索間距）索道運(yùn)行流暢了，測(cè)流時(shí)測(cè)點(diǎn)精度就能提高。

電子部分的解決方法：我對(duì)此設(shè)備進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，設(shè)備使用的數(shù)字信號(hào)無(wú)線發(fā)射接收器體積不大，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制接收功能，考慮到使用纜道的測(cè)量維修方便，我建議利用筆記本提供電源對(duì)發(fā)射接收機(jī)進(jìn)行供電。將接收及發(fā)射控制指令制作成筆記本程序進(jìn)行控制，通過(guò)USB接口進(jìn)行供電及數(shù)據(jù)交換控制作業(yè)。制作成類似優(yōu)盤的發(fā)射接收機(jī)的好處是攜帶方便，省去了獨(dú)立電源供應(yīng)，減少了數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，直接通過(guò)電腦就可以進(jìn)行計(jì)算,不用使用更大的固定安裝臺(tái)外接天線等設(shè)備，這樣，一方面，可以有效防雷，另一方面，因?yàn)椴捎迷O(shè)備小，攜帶使用方便，如果設(shè)備出現(xiàn)使用問(wèn)題，維修更換也是很方便的。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)驗(yàn)人員能夠盡可能靠近河邊進(jìn)行測(cè)量，測(cè)驗(yàn)精度大大提高，對(duì)河流水情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)省了測(cè)驗(yàn)的時(shí)間及水情控制遮擋物等對(duì)測(cè)流的影響。

7 結(jié)論

隨著新技術(shù)的普及，水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施近年來(lái)更新速度比較快，好多設(shè)備都需在使用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而逐步解決問(wèn)題。水文纜道測(cè)流是洪水流量測(cè)驗(yàn)方法的發(fā)展方向，經(jīng)過(guò)本文改進(jìn)的纜道使得測(cè)流誤差更小，測(cè)驗(yàn)精度將會(huì)大大提高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)更加精確、靈活，進(jìn)而使纜道測(cè)流在水文測(cè)驗(yàn)中發(fā)揮更大的作用。

[1]河北承德韓家營(yíng)水文站工作手冊(cè)[Z].

[2]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第4卷）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[3]中華人民共和國(guó)河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范[Z].

K928

A

2095-3763（2012）02-0027-02

2012-03-12

吳振巖（1975-），男，河北承德人，承德水文水資源勘測(cè)局助理工程師，從事水文水資源方面的工作。