水文纜道的布設(shè)型式改進

□劉紅廣 □王俊偉(河南省平頂山水文水資源勘測局)

□劉煥陽(河南省漯河水文水資源勘測局)

水文纜道是進行河流流量、泥沙等測驗工作的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)裝備，進行洪水測驗時，測驗人員無需涉水，對測驗人員有較高的安全性，具有精度高、效率高、適應(yīng)強、檢修方便等優(yōu)點，在河南省為數(shù)眾多的暴漲暴落的山區(qū)性、高流速河道的水文測驗具有不可替代的作用。但現(xiàn)有水文纜道的布設(shè)型式存在著鉛魚掛到較多水草或漂浮物時無法強行將鉛魚提起，或者存在省力程度與起重卷筒大小之間的矛盾等問題。本次改進可以克服此缺點，有效地減輕測驗人員勞動強度，具有一定經(jīng)濟效益和社會效益。

1.水文纜道的基本布設(shè)型式

習(xí)慣上，把牽引索在行車上形成封閉的稱謂“閉口式”，否則，稱謂“開口式”。因閉口式游輪纜道僅適用于洪水水位變化較小，兩岸地勢較高的河道，所以河南省水文纜道大多采用開口式。

2.省力基本布設(shè)型式

如果纜道跨度大、鉛魚較重時，就必須考慮省力。目前，主要采用滑輪組減速省力和平衡錘省力兩種布設(shè)型式，但這兩種省力型式各有利弊。

2.1 滑輪組減速省力布設(shè)型式

采用滑輪組型式可以省力，而且滑輪組可以調(diào)節(jié)鉛魚的升降速度。因絞車轉(zhuǎn)速較快，不適用定點測流的要求時，就需要降低鉛魚的升降速度。其基本型式如圖1所示。升降鉛魚的起重拉力:T≈2p/n（P為鉛魚重量，n為滑輪組上走線根數(shù)），

圖1 開口式游輪纜道滑輪組省力、減速布設(shè)示意圖

這種布設(shè)型式的優(yōu)點是：有較大承受超設(shè)計荷載的能力，當(dāng)鉛魚掛到水草或漂浮物時，可以強行將鉛魚提起，不會出現(xiàn)牽引索在絞車驅(qū)動輪上“打滑”、提升不了鉛魚的現(xiàn)象。基于此優(yōu)點，在河南省許多水文纜道改造中，把原來采用平衡錘省力型式的纜道改為此型式纜道。但也存在省力與起重卷筒大小之間相互矛盾的問題。如果是為了省力，滑輪組上走線的根數(shù)就得多，起重卷筒就必須做大，否則將造成鋼絲繩在卷筒上多層纏繞，鋼絲繩容易擠擦磨傷。如果滑輪組上走線根數(shù)少，起重拉力就變大，手動操作就困難。

2.2 平衡錘省力布設(shè)型式

采用平衡錘省力布設(shè)型式可以大大減小起重拉力，手動方便，河南省早期建設(shè)的水文纜道大多采用此種型式。其基本型式如圖2所示。

圖2 開口式游輪纜道平衡錘省力布設(shè)示意圖

此種布設(shè)型式的優(yōu)缺點和滑輪組省力布設(shè)型式相反，省力但容易出現(xiàn)牽引索在絞車驅(qū)動輪上“打滑”，提升不了鉛魚的現(xiàn)象，不適應(yīng)有水草和漂浮物情況測流。

3.設(shè)計改進原因

由于搶測洪水一般是在暴雨等惡劣天氣下程建設(shè)有可能改善局地氣候，但如果設(shè)計建設(shè)不合理，會對陸生進行，電力等設(shè)施容易出現(xiàn)問題而停電，而且許多水文測站地處偏遠(yuǎn)農(nóng)村，電力設(shè)施保障率不高，經(jīng)常出現(xiàn)停電現(xiàn)象，因此，纜道設(shè)計必須考慮手動操作。漂浮物和水草在洪水期出現(xiàn)是很正常的，所以起重拉力就必須足夠大，當(dāng)鉛魚掛到水草或漂浮物時，可以強行將鉛魚提起，這樣就不會出現(xiàn)牽引索在絞車驅(qū)動輪上“打滑”、提升不了鉛魚的現(xiàn)象。滑輪組減速省力布設(shè)型式，如果滑輪組上走線根數(shù)少，起重拉力就大，手動操作就困難。我們有一測站，停電后，采用手動操作（手動狀態(tài)下，沒有自鎖），險些出現(xiàn)絞把傷人事故。而平衡錘省力布設(shè)型式，當(dāng)鉛魚掛到水草或漂浮物時，不能強行將鉛魚提起，造成水草和漂浮物越掛越多，最終把鋼絲繩拉斷，甚至把鋼架拉到等現(xiàn)象。

4.改進設(shè)計

為克服以上問題，讓纜道測驗具有更強的適應(yīng)性，在停電和有漂浮物情況下正常測驗，我們對燕山水文站現(xiàn)行的滑輪組省力布設(shè)型式進行了改造，其基本型式如圖3所示。在游輪下方加了平衡錘，其重量約小于鉛魚重量兩倍（我們改造采用0.9×2P），在滿足減速要求的情況下，滑輪組上走線根數(shù)就能適當(dāng)減少。改造后的水文纜道布設(shè)型式主要有以下優(yōu)點：一是工程改造代價低，只要在游輪架加設(shè)一定重量的平衡錘；二是工程運作穩(wěn)定，安全可靠，牽引索有較大承受超設(shè)計荷載的能力，纜道可以承受洪水沖擊，漂浮物、冰排的撞擊等復(fù)雜條件考驗，不會出現(xiàn)牽引索在絞車驅(qū)動輪上“打滑”，當(dāng)鉛魚掛到水草或漂浮物時，可要建立健全與之相匹配的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督體系，對水利施工中的以強行將鉛魚提起；三是結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，由于采用了平衡錘，使鉛魚重力和平衡錘重力達(dá)到了力矩平衡，操作鉛魚升降，只需克服滑輪阻力就可以了，因此停電后一個人可以輕松手動操作。四是纜道具有自我鎖定功能，即鉛魚如果接觸到河底，因鉛魚重力和平衡錘重力的力矩平衡原因，游輪就會停止，可以避免絞車制動不及時，造成牽引索張力過小，牽引索在行車滑輪內(nèi)掉槽現(xiàn)象。五是維護費用低，平衡錘采用混凝土或鐵塊，維護簡單。

圖3 開口式游輪纜道改造后省力布設(shè)示意圖

5.結(jié)束語

改造后的纜道省力布設(shè)型式，具有較強的適應(yīng)性，操作方便，性能穩(wěn)定，提高了纜道設(shè)施和測驗人員安全保障，有效地減輕測驗人員勞動強度，具有一定經(jīng)濟效益和社會效益，值得推廣應(yīng)用。