九連洞水文站水文多跨纜道實(shí)用技術(shù)探討

吳喜軍，蘇慧艷，宋浩然

（遼寧省朝陽水文局，122000，朝陽）

一、水文纜道概況

水文纜道是指橫跨河流上空、在岸上操作的，能將水文測(cè)驗(yàn)設(shè)備、儀器運(yùn)送到測(cè)驗(yàn)斷面內(nèi)任一指定起點(diǎn)距（水平位置），并在該處水流斷面上進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)或泥沙、水質(zhì)采樣作業(yè)而架設(shè)的索道系統(tǒng)。水文纜道是水文測(cè)站進(jìn)行測(cè)流、取沙最安全、最準(zhǔn)確的測(cè)驗(yàn)手段之一。其主要優(yōu)點(diǎn)是在岸上室內(nèi)操縱控制測(cè)流、取沙，保證了工作人員的安全，改善了勞動(dòng)條件，既安全又準(zhǔn)確，同時(shí)大大提高了施測(cè)洪水的測(cè)洪能力和測(cè)驗(yàn)精度，又能及時(shí)提供成果資料。

水文纜道的布設(shè)形式，關(guān)系到纜道能否準(zhǔn)確可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便使用。水文纜道的形式按河道斷面的跨度分為單跨和多跨兩種類型；按操縱方式分為普通和自動(dòng)兩種類型；按驅(qū)動(dòng)情況可分為手搖纜道和機(jī) （電）動(dòng)纜道；按懸吊部件特征可分為懸索纜道和懸桿纜道。盡管類型不同，其組成部分還是一致的。

水文纜道主要由承載部分、驅(qū)動(dòng)部分和信號(hào)傳遞部分組成。承載部分包括承載索（主索）、支架（柱）、拉線、地錨和懸吊鉛魚等設(shè)施；驅(qū)動(dòng)部分包括牽引索（循環(huán)索、起重索）、驅(qū)動(dòng)絞車、導(dǎo)向滑輪、運(yùn)載行車（三腳架行車）、升降滑輪、平衡錘等設(shè)備；信號(hào)傳遞部分包括流速儀計(jì)數(shù)線路、河底信號(hào)線路、水面信號(hào)線路、起點(diǎn)距信號(hào)線路及各類儀表裝置等設(shè)施。

由于河流特性以及地域的不同，北方地區(qū)大部分采用單跨纜道。對(duì)于斷面窄深的河流，一般斷面跨度在100~250 m之間，且洪枯水深變幅較小、兩岸地勢(shì)較高的測(cè)站一般采用閉口式纜道，其優(yōu)點(diǎn)是起重力可節(jié)省一半，缺點(diǎn)是纜道運(yùn)行需要三根索（主索、循環(huán)索、起重索），維修養(yǎng)護(hù)不方便。對(duì)于斷面跨度小于500 m的河流多數(shù)采用開口式纜道。其特點(diǎn)是牽引索同時(shí)具有循環(huán)索、起重索、懸吊鉛魚作用；與閉口式纜道比較，取消了單獨(dú)的起重索，優(yōu)點(diǎn)是架設(shè)、維修簡(jiǎn)便。但是對(duì)于斷面跨度較大、多槽多股流的河段，不能用架設(shè)單跨纜道進(jìn)行正常測(cè)驗(yàn)，需要架設(shè)多跨纜道。下面對(duì)九連洞水文站多跨纜道技術(shù)進(jìn)行分析探討。

二、九連洞水文站基本情況

九連洞水文站位于遼寧省北票市三寶鎮(zhèn)小蘇營(yíng)子村，是區(qū)域代表站、省級(jí)重要站。主要觀測(cè)項(xiàng)目有：水位、流量、斷沙、顆分、水溫、岸上氣溫、冰情、比降、水文調(diào)查、普通測(cè)量、土含、降水、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水情拍報(bào)等。主要測(cè)驗(yàn)設(shè)施及觀測(cè)儀器有：利用普通雨量筒、虹吸式雨量計(jì)和遙測(cè)設(shè)備進(jìn)行降水量觀測(cè)；用20 cm口徑蒸發(fā)器觀測(cè)水面蒸發(fā)；水位觀測(cè)設(shè)施為直立式水尺；流量測(cè)驗(yàn)采用流速儀法，以纜道施測(cè)為主，特殊情況下可用浮標(biāo)法和比降—面積法。

九連洞水文站測(cè)驗(yàn)河段基本順直，長(zhǎng)約400 m，水面寬約700 m。但是該段河水暴漲暴落，為寬淺式河道，細(xì)沙質(zhì)河床，沖淤變化較大，致使低水主流位置變化頻繁，高水漫灘嚴(yán)重。浮標(biāo)斷面左右兩岸灘地有大片林地，對(duì)測(cè)驗(yàn)有影響。基下100 m左岸有支流匯入，有時(shí)對(duì)洪水產(chǎn)生頂托。同時(shí)，因該站位于大凌河流域支流／牛河下游，河床沖淤變化較大。水位流量關(guān)系受沖淤、漲落率及斷面擴(kuò)散綜合影響，點(diǎn)子散亂且點(diǎn)帶較寬，為臨時(shí)曲線。

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)基本情況

九連洞水文站多跨纜道由3個(gè)鋼架組成，1號(hào)鋼架布設(shè)于右岸站房院內(nèi)基礎(chǔ)高程146.00 m、起點(diǎn)距0.00 m處，鋼架高度10 m；中間鋼架布設(shè)于斷面中間基礎(chǔ)高程141.00 m、起點(diǎn)距310.00 m處，鋼架高度15 m；3號(hào)鋼架布設(shè)于左岸基礎(chǔ)高程141.00 m、起點(diǎn)距620.00 m處，鋼架高度15 m。

1.水文氣象資料情況

高洪水位142.63 m （黃海基面），河底最低點(diǎn)高程138.26 m，正常枯水位138.52 m，最大水深4.37 m，最大水位變幅4.11m，設(shè)計(jì)最大流速5.00 m/s，最大含沙量10 kg/m3，最大風(fēng)力8級(jí)，河流斷面最大寬度620 m，河流最大水深處離右岸鋼塔距離550 m，離左岸鋼塔距離90 m，多雷擊。

2.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

選用鉛魚重量250 kg；設(shè)計(jì)塔架跨度L=620 m（選用2跨）；設(shè)計(jì)右岸塔基高程146.00 m，塔高10.00 m；設(shè)計(jì)中塔基高程141.00 m，塔高15.00 m；設(shè)計(jì)左岸塔基高程141.00 m，塔高15.00m；設(shè)計(jì)施測(cè)最高洪水位142.62m，最大水深4.37 m；設(shè)計(jì)最大點(diǎn)流速5 m/s；設(shè)計(jì)最大含沙量 10 kg/m3；設(shè)計(jì)最大風(fēng)速20 m/s，風(fēng)壓強(qiáng)度22.8 kg/m2，最大風(fēng)力10級(jí)；設(shè)計(jì)主索加載垂度fv=Lmax/33.3=320/33.3=9.6 m（可保證在高洪142.63 m時(shí)測(cè)流）；設(shè)計(jì)主索空載垂度fv=6.40 m；設(shè)計(jì)主索地錨的對(duì)地夾角α＜45°；設(shè)計(jì)纜道測(cè)洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇；根據(jù)地形條件設(shè)計(jì)采用開口式纜道。設(shè)計(jì)采用安全系數(shù)見表1。

3.循環(huán)索架設(shè)方法

首先要將游輪 （游輪式配重）吊裝到行程的最高點(diǎn)，在河道最低點(diǎn)穿索。從鉛魚處開始向行車方向進(jìn)行，到游輪進(jìn)入絞車循環(huán)輪，依次繞行一周，到行車另一端并且固定到行車上，完成了循環(huán)索的穿索過程。這樣穿索就會(huì)形成鉛魚最低游輪最高。

表1 設(shè)計(jì)采用的安全系數(shù)

4.與傳統(tǒng)多跨纜道的主要區(qū)別

①傳統(tǒng)纜道主索不固定，行車運(yùn)行時(shí)來回竄動(dòng)，運(yùn)行不穩(wěn)定，不能保證起點(diǎn)距不變，給測(cè)驗(yàn)帶來很大誤差，現(xiàn)今多跨纜道解決了這些問題。

②傳統(tǒng)多跨纜道循環(huán)索是水平運(yùn)行的，架設(shè)、維修不方便，運(yùn)行不穩(wěn)定。現(xiàn)在設(shè)計(jì)的多跨纜道循環(huán)索是垂直（上下）運(yùn)行的，架設(shè)、維修方便，運(yùn)行穩(wěn)定。

四、存在問題及處理方法

①基礎(chǔ)施工部分。多跨纜道要求3個(gè)塔架安裝主索的位置要在同一條直線上，這樣行車才能正常運(yùn)行。解決辦法：多次用經(jīng)緯儀在右岸塔架主索位置點(diǎn)架設(shè)儀器，向左岸塔架主索點(diǎn)確定一條直線，中間塔架固定主索的位置要在這條直線上。中間塔架基礎(chǔ)中心與這條直線的尺寸要準(zhǔn)確，不能有偏差。

②行車通過中間鋼架懸掛鉛魚的循環(huán)索出現(xiàn)跳槽的問題。當(dāng)行車即將通過中間鋼架時(shí)，由于主索有垂度，行車由低向高處非平行運(yùn)行，與懸掛的鉛魚有角度，致使循環(huán)索出車和回車都會(huì)在懸掛鉛魚滑輪處出現(xiàn)跳槽的問題。處理方法是：在懸掛鉛魚滑輪的下方，出車和回車的方向加上兩個(gè)小的導(dǎo)向輪。這是單跨纜道不會(huì)遇到的問題，如圖1。

圖1 安裝導(dǎo)向輪

③行車運(yùn)行到中間鋼架過橋設(shè)備時(shí)，出現(xiàn)行車卡到主索與中間過橋的端部，使行車不能順利勻滑通過中間鋼架。處理方法是：在中間過橋的兩端分別加一塊頂板，將主索與橋夾緊，這樣使主索與橋連接在一起，不會(huì)出現(xiàn)扭曲，行車順利通過中間支架。

五、結(jié) 論

九連洞多跨纜道于2012年建設(shè)完成后至今，經(jīng)歷了幾次洪水的檢驗(yàn)，截至目前實(shí)測(cè)最大流量130 m3/s,在這種暴漲暴落的山溪性河流且斷面跨度大的測(cè)站，發(fā)揮了重要作用，可以在類似地區(qū)進(jìn)行推廣。

[1]李忠泰.水文纜道承載及驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與架設(shè)[J].甘肅水利水電技術(shù)，2007（9）.