中小河流水文站水文纜道站院端循環(huán)系統(tǒng)建設(shè)方案優(yōu)化探討

李登斌，荊愛(ài)婷

（黃河水利委員會(huì)河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

水文纜道是為了把水文測(cè)驗(yàn)儀器送到測(cè)驗(yàn)斷面任一指定位置以進(jìn)行測(cè)驗(yàn)作業(yè)而架設(shè)的一套索道工作系統(tǒng)，它由承載索（主索）、牽引索（循環(huán)索、起重索）、支架（柱）、地錨、導(dǎo)向滑輪、運(yùn)載行車(chē)、驅(qū)動(dòng)行車(chē)、運(yùn)行控制設(shè)備、信號(hào)傳輸系統(tǒng)等組成。循環(huán)系統(tǒng)是利用循環(huán)索控制鉛魚(yú)（流速儀）的水平運(yùn)行，利用起重索通過(guò)游動(dòng)滑輪組的進(jìn)退或升降來(lái)控制鉛魚(yú)（流速儀）的升降。循環(huán)系統(tǒng)站院端部分建設(shè)是指支架、站房絞車(chē)和支架與站房之間的循環(huán)索、起重索、游動(dòng)滑輪組等水文纜道設(shè)施的建設(shè)。

中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文站建設(shè)中，循環(huán)系統(tǒng)站院端部分布設(shè)是否合理，直接影響到站院的整體布局和美觀效果，通過(guò)重慶市中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一期部分水文站的建設(shè)，尤其是站院端循環(huán)系統(tǒng)建設(shè)優(yōu)化方面，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，在這里就水文站水文纜道循環(huán)系統(tǒng)站院端部分建設(shè)優(yōu)化方案進(jìn)行探討。

1 現(xiàn)狀

中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文站建設(shè)全部為新建站，主要包括：生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房、水文纜道、水平式ADCP、直立式水尺、氣泡式水位計(jì)、觀測(cè)道路、水準(zhǔn)點(diǎn)和斷面標(biāo)志等水文要素收集的設(shè)施設(shè)備。測(cè)驗(yàn)斷面上無(wú)條件建設(shè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房（站房）的水文站，測(cè)驗(yàn)斷面上都設(shè)計(jì)有操作房，水文絞車(chē)設(shè)在測(cè)驗(yàn)斷面上的站房或操作房?jī)?nèi)。站房或纜道操作房和主纜支架均建設(shè)在所征土地范圍之內(nèi)。

中小河流水文站建設(shè)，受地形限制，征地面積一般較小，新征土地長(zhǎng)約22 m，寬約16 m，面積在350 m2左右；站房設(shè)計(jì)為二層，面向河流，長(zhǎng)12 m，寬5.1 m，其中一樓有一間房屋安裝水文絞車(chē)，二樓有一間房屋安裝全自動(dòng)纜道控制臺(tái)；站房不能建設(shè)在斷面上的水文站，斷面上設(shè)計(jì)有纜道操作房，操作房設(shè)計(jì)為一層，面積較小，以便安裝水文絞車(chē)、全自動(dòng)纜道控制臺(tái)及其它水文要素的室內(nèi)接收設(shè)備。由于中小河流水文站大部分建在山區(qū)或丘陵地區(qū)，受地形影響，鉛魚(yú)垂直方向上運(yùn)行幅度較大，纜道支架設(shè)計(jì)較低，一般不超過(guò)6 m，支架上設(shè)計(jì)游動(dòng)滑輪組，游動(dòng)滑輪組前后運(yùn)行幅度設(shè)計(jì)在支架至站房之間。根據(jù)設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算，水文測(cè)驗(yàn)鉛魚(yú)運(yùn)行幅度在15～25 m之間，所以開(kāi)口式水文纜道循環(huán)系統(tǒng)的起重索游動(dòng)滑輪組需要有8～13 m的運(yùn)行幅度，以滿(mǎn)足鉛魚(yú)測(cè)驗(yàn)需要。水文纜道正常運(yùn)行時(shí)，在纜道支架至站房或纜道操作房之間8～13 m距離的范圍內(nèi)，有4～6根鉛魚(yú)循環(huán)索和起重索（φ5.1 mm鋼絲繩），且高出地面約0.5 m；另外根據(jù)纜道支架高度和主纜入地角的大小，沿?cái)嗝婢€(xiàn)方向上（支架頂端至地錨之間）有3～6 m長(zhǎng)的主索鋼絲繩。

斷面上只建設(shè)操作房的水文站，征地面積更小，按照操作房端循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案建設(shè)，支架和操作房距離8～13 m，以滿(mǎn)足起重索游動(dòng)滑輪組前后運(yùn)行幅度，有4～6根鉛魚(yú)循環(huán)索和起重索（φ5.1 mm鋼絲繩），高出地面約0.5 m。

2 原設(shè)計(jì)方案的可優(yōu)化性

根據(jù)循環(huán)系統(tǒng)站院端以往設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，在整體布局及空間利用率方面存在可以?xún)?yōu)化的空間。由于中小河流水文站大部分建在山區(qū)或丘陵地區(qū)，受地形影響，鉛魚(yú)垂直方向上運(yùn)行幅度較大，纜道支架設(shè)計(jì)較低，一般不超過(guò)6 m，支架上不宜設(shè)計(jì)游動(dòng)滑輪組；另外，站房外面的主索和循環(huán)索起重索鋼絲繩，占去了水文站院子剩余部分面積的1/3，人員通過(guò)比較困難，影響到水文站院的空間利用率和整體美觀效果。在斷面上只建操作房時(shí)，支架和操作房距離8～13 m，才能滿(mǎn)足起重索游動(dòng)滑輪組前后運(yùn)行幅度，支架和操作房之間有4～6根鉛魚(yú)循環(huán)索和起重索（φ5.1 mm鋼絲繩），高出地面約0.5 m，可以通過(guò)方案優(yōu)化，把占地面積降到最低。

3 方案優(yōu)化

優(yōu)化原則是：在保障水文纜道安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下，盡量縮短纜道支架到站房或操作房的距離，充分利用順著站房后（或前）外1.5 m左右的地方做為起重游動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)的所需空間，以達(dá)到提高水文站院的空間利用率和整體美觀效果。斷面上建設(shè)操作房的水文站，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增大支架與地錨之間的距離，利用支架頂部至地錨做為起重游動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)的所需空間，盡量縮短操作房和纜道支架的距離。

根據(jù)水文站地形情況，合理調(diào)整站院的整體布局，站房盡量布置靠站院一端，水文纜道支架盡量靠近站房拐角，沿河流方向與站房平齊布置，距站房1.5 m左右，利用站房墻外空間部分作為循環(huán)索起重游輪的運(yùn)行空間，地錨沿著斷面方向即順著站房山墻方向布置，距站房一邊1.5 m左右，這樣可以節(jié)約120 m2以上的站院面積，增加了站院的美觀程度。斷面上建設(shè)操作房的水文站優(yōu)化建設(shè)后，可節(jié)約60 m2以上的利用面積。

4 施工優(yōu)化

結(jié)合每個(gè)水文站的實(shí)際情況，施工放樣時(shí)就需要考慮水文纜道站院端循環(huán)系統(tǒng)的布設(shè)和走線(xiàn)方式，優(yōu)化確定站房、支架、地錨、主索和循環(huán)索的合理位置，水文站土建部分施工期間應(yīng)及時(shí)放線(xiàn)校核、預(yù)制循環(huán)導(dǎo)向輪支架基礎(chǔ)，確保循環(huán)索、起重索、游動(dòng)滑輪組相互之間不交叉、不摩擦。由于水文站所征土地的地形地質(zhì)和整體布局情況不同，水文纜道站院端部分可以分為3種方案進(jìn)行。

4.1 方案1

站房布設(shè)在站院內(nèi)距河流較遠(yuǎn)，且站房大門(mén)朝向河流一側(cè)的情況，站院端循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化方案：鉛魚(yú)起重索游動(dòng)滑輪組運(yùn)行范圍的布置，可利用站房背河側(cè)較狹窄的空間，兩端需要設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)向滑輪基礎(chǔ)，一個(gè)在纜道錨桿出地面附近，一個(gè)與水文絞車(chē)相對(duì)應(yīng)的站房墻外，水文絞車(chē)安裝在距地錨較遠(yuǎn)端的房間里，站房后面的長(zhǎng)度可滿(mǎn)足游動(dòng)滑輪組的運(yùn)行幅度。纜道支架布置：支架臨河側(cè)與站房齊平，距站房的山墻1.0～1.5 m，錨桿出地面位置距支架5.0～6.5 m，加大保護(hù)錨桿的混凝土墩，可兼做導(dǎo)向循環(huán)輪支架基礎(chǔ)，并設(shè)置導(dǎo)向滑輪的預(yù)埋件。比如石院水文站水文纜道站房端循環(huán)系統(tǒng)可以采用此種優(yōu)化方案。

4.2 方案2

站房布設(shè)在站院內(nèi)距河流較近，且站房大門(mén)背向河流的情況，水文纜道站院端循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化方案：鉛魚(yú)起重索游動(dòng)滑輪組運(yùn)行范圍的布置，可利用站房臨河側(cè)的空間，一端需要設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向滑輪基礎(chǔ)，與屋內(nèi)的水文絞車(chē)相對(duì)應(yīng)，另一端可利用纜道支架底部固定循環(huán)索導(dǎo)向輪，水文絞車(chē)安裝在距支架較遠(yuǎn)端的房間里，站房臨河側(cè)的長(zhǎng)度可以滿(mǎn)足游動(dòng)滑輪組的運(yùn)行幅度。纜道支架布置，支架設(shè)置在站房臨河側(cè)房角處，斷面方向距站房墻1.0～1.5 m，流向方向距站房的山墻1.0～1.5 m，錨桿出地面位置距支架5.0～6.5 m，錨桿出地面位置設(shè)置在站房的寬度之內(nèi)。比如八塘水文站水文纜道站房端循環(huán)系統(tǒng)可采用此種優(yōu)化方案。

4.3 方案3

斷面上只建操作房的水文站，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)延長(zhǎng)纜道支架與纜道地錨之間的距離，且稍大于鉛魚(yú)最大運(yùn)行幅度的一半，鉛魚(yú)起重索游動(dòng)滑輪組可以布置在支架頂部到地錨之間，在地錨出地面位置建一個(gè)導(dǎo)向滑輪基礎(chǔ)兼做錨桿保護(hù)墩，操作房和支架之間的距離可縮短至1.0～1.5 m，操作房與支架間的循環(huán)索、起重索離地面高度小于0.5 m，游動(dòng)滑輪組運(yùn)行范圍在支架頂端至地錨的斜邊上，距地面較高，可避免或減少鉛魚(yú)起重索游動(dòng)滑輪組運(yùn)行對(duì)地面農(nóng)作物的影響。操作房端循環(huán)索走線(xiàn)方式：對(duì)岸過(guò)來(lái)的循環(huán)索經(jīng)過(guò)支架頂部導(dǎo)向滑輪，繞過(guò)鉛魚(yú)起重索滑輪組，回到支架頂，下經(jīng)支架底部導(dǎo)向滑輪，繞過(guò)循環(huán)絞車(chē)，經(jīng)支架底部導(dǎo)向滑輪、支架頂部導(dǎo)向滑輪、行車(chē)架、最后固定在鉛魚(yú)上。操作房端起重索走線(xiàn)方式是起重索從起重絞車(chē)出來(lái)，經(jīng)支架底部導(dǎo)向滑輪、支架頂部導(dǎo)向滑輪、地錨處導(dǎo)向滑輪，繞過(guò)起重索游動(dòng)滑輪組后，固定在地錨處導(dǎo)向滑輪基礎(chǔ)上。

5 優(yōu)化方案評(píng)價(jià)

中小河流水文站建設(shè)新征土地大部分都在斷面附近，征地面積較小，采用優(yōu)化方案布置建設(shè)水文纜道站院端循環(huán)系統(tǒng)，在滿(mǎn)足水文測(cè)驗(yàn)要求的前提下，可以節(jié)約站院空余部分面積的1/3左右，節(jié)省的空間可以綠化、用做職工活動(dòng)場(chǎng)所或種植蔬菜等，這樣的布局更合理，使整個(gè)站院看起來(lái)緊湊美觀，提高了土地利用率，又保證了循環(huán)系統(tǒng)正常使用。

斷面上無(wú)條件征地建設(shè)站房時(shí)，斷面上征地范圍更小，與農(nóng)村協(xié)調(diào)難度較大，按照方案3進(jìn)行優(yōu)化布置操作房、支架和地錨相對(duì)位置，起重索游動(dòng)滑輪組的移動(dòng)幅度距離地面較高，不影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，操作房到支架的距離較近，征地面積可減少70 m2，減少了工程支出，在滿(mǎn)足水文測(cè)驗(yàn)需要的前提下，整體布置效果緊湊美觀，土地利用率較高。

經(jīng)過(guò)重慶中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一期部分水文站的建設(shè)，根據(jù)每個(gè)水文站的實(shí)際情況3個(gè)方案均可采用，提高了水文站站院的利用率和整體效果，可以達(dá)到預(yù)期效果。