水文纜道垂度簡(jiǎn)易測(cè)量方法探討

麥麥提·麥提賽迪

(新疆和田水文勘測(cè)局，新疆 和田 848000)

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水文纜道垂度簡(jiǎn)易測(cè)量方法探討

麥麥提·麥提賽迪

(新疆和田水文勘測(cè)局，新疆 和田 848000)

水文監(jiān)測(cè)站進(jìn)行相關(guān)工作的一種重要裝備就是水文纜道，在這種設(shè)備進(jìn)行工作的使用期內(nèi)，應(yīng)該定期的對(duì)水文纜道進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量工作，對(duì)于水文纜道的垂度進(jìn)行檢測(cè)，看其是否符合相關(guān)的規(guī)定，也可以根據(jù)相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步的斷定水文纜道的安全性是否合格。文章介紹了水文纜道重度簡(jiǎn)易測(cè)量方法。

水文纜道；垂度；測(cè)量方法；案例性；集中荷載

1 水文纜道的測(cè)量方法

對(duì)于水文纜道設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)就是之一就是水文纜道的垂度，也就是水文纜道的主索垂度。由于水文纜道是懸在空中的，所以不可避免的是它的中間部分會(huì)有一個(gè)自然的下垂。在自重或者有關(guān)的外力作用下偏離兩岸塔架連線的主垂距離就是主索的垂度，水文纜道的垂度分為兩類(lèi)，其中一類(lèi)叫做空索垂度或者說(shuō)是空載垂度，這種垂度是在沒(méi)有外力、僅是在纜道自重影響下的主索垂度；還有一種叫做加載垂度，這紅情況下的垂度不僅是受到纜道自重的作用力，還受到其他外力的影響[1]。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)的規(guī)定，對(duì)于水文纜道主跨的兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)講，他們應(yīng)該是處在同一水平線上的，如果確實(shí)是有客觀原因兩個(gè)端點(diǎn)不能在同一高度時(shí)，按照規(guī)定是水平線與兩個(gè)端點(diǎn)連線之間的夾角不能超過(guò)3°。所以在進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算時(shí)對(duì)于那些夾角<3°的應(yīng)該按照水平來(lái)進(jìn)行處理。由于絕大部分的水文纜道兩個(gè)端點(diǎn)之間是水平的或者是屬于水平線與端點(diǎn)連線<3°這種情況，所以在下邊的水文纜道垂度測(cè)量的方法介紹中就只對(duì)這種水平或者近似水平的情況進(jìn)行考慮[2]。

1.1 在空載狀態(tài)下的水文纜道垂度計(jì)算

在對(duì)有關(guān)的水文纜道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)對(duì)空索垂度進(jìn)行考慮，在進(jìn)行對(duì)承載索拉力的計(jì)算中，包括先定加載垂度法和先定空索垂度法兩種，在這兩種方法中，最后都是根據(jù)相關(guān)的加載垂度來(lái)對(duì)支架的高度進(jìn)行確定。

在水文纜道空載情況下的垂度計(jì)算式為：

f0=LC

(1)

式中：f0為空載垂度，m；L為跨度，m；C為根據(jù)相應(yīng)荷載以及跨度所設(shè)定的系數(shù)。

1.2 加載狀態(tài)下的纜道垂度計(jì)算

在水文纜道兩端處于同一水平高度的情況下，無(wú)論是否有加載，最大垂度出現(xiàn)的地方就是在纜道跨度的中間位置，由于承載索在這樣的情況下是受到雙重作用力的影響，所以垂度會(huì)在水平方向以及豎直方向產(chǎn)生兩個(gè)分量fx、fy兩個(gè)分量，在進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算時(shí)應(yīng)該從兩個(gè)方面分別進(jìn)行計(jì)算[3]。在荷載集中在跨度的中間時(shí)，相應(yīng)的垂度計(jì)算公式如下式：

(2)

(3)

式中：Fv為垂直方向上的加載垂度，m；fz為水平方向上的加載垂度，m；H為水平方向上的加載拉力，N；q為單位長(zhǎng)度承載索重量，N/m；Pv為荷載在垂直方向上的分量，N；L為架設(shè)長(zhǎng)度，m；f為加載的垂度，m；Pz為水平方向上的集中載荷，N。

在最大的出度處于兩塔跨度的中間時(shí)的最低點(diǎn)時(shí)的高度計(jì)算公式為：

Hc=Ha-f=Hb-f

(4)

在這個(gè)計(jì)算公式中Hc代表的是水文纜索下垂的最低點(diǎn)的距離；Ha、Hb代表的是在水文纜道兩岸支架的最高處的距離[4]。

在這種情況下進(jìn)行的垂度測(cè)量主要的方式就是通過(guò)對(duì)兩岸之間的纜道主索的下垂最低處的高度之差，實(shí)際上也就是對(duì)C點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)量，具體的方法就是通過(guò)A、B兩點(diǎn)的高程再去減去C點(diǎn)的高程。這個(gè)數(shù)據(jù)就是水文纜道的垂度。

對(duì)于C點(diǎn)高程的計(jì)算，可以有效的對(duì)相關(guān)的基線進(jìn)行運(yùn)用，一般情況下在進(jìn)行水文站的建立過(guò)程中，都會(huì)提前的對(duì)基線進(jìn)行了布設(shè)，并且對(duì)于基線的長(zhǎng)度設(shè)置應(yīng)該使得斷面和斷面上的最遠(yuǎn)的儀器視角之間的夾角>30°，在有些特殊的情況下也應(yīng)該保持在15°之上，如果在具體的進(jìn)行過(guò)程中沒(méi)有基線可以運(yùn)用，也可以按照有關(guān)的要求進(jìn)行臨時(shí)的鋪設(shè)。也就是選擇一個(gè)垂直于斷面方向的堤岸，臨時(shí)的選取一個(gè)基線點(diǎn)，這個(gè)基線點(diǎn)的選擇應(yīng)該是選在視野條件比較好，并且還需要與斷面垂直的地方。

根據(jù)有關(guān)的圖表可以將全站儀架或者經(jīng)緯儀架設(shè)在原理水文纜道斷面的水文纜道基線上，以水文纜道的端點(diǎn)作為基點(diǎn)，根據(jù)已經(jīng)知道數(shù)據(jù)的跨度中點(diǎn)的相關(guān)起點(diǎn)的距離數(shù)以及基線的長(zhǎng)度，這樣就可以利用三角函數(shù)展開(kāi)有關(guān)的計(jì)算，進(jìn)而推求出跨度中點(diǎn)與遠(yuǎn)離水文纜道斷面的端點(diǎn)之間的水平角度，同時(shí)還可以根據(jù)有關(guān)的公式求出水平之間的距離[5]。

進(jìn)過(guò)以上的計(jì)算就可以進(jìn)一步的根據(jù)有關(guān)的遠(yuǎn)離水文纜道斷面端點(diǎn)的相關(guān)高程和儀器高之間的數(shù)值差。根據(jù)以上的公式可以利用三角函數(shù)對(duì)在端點(diǎn)處對(duì)于跨度中點(diǎn)的應(yīng)該有的豎直角度數(shù)。

在進(jìn)行具體的計(jì)算過(guò)程中，也可以將距離遠(yuǎn)離水文纜道斷面的端點(diǎn)的高程設(shè)置為0，這樣來(lái)看就是A、B兩點(diǎn)的高程就是比較容易計(jì)算的了，這兩點(diǎn)的高程為水文纜索的相關(guān)支架支點(diǎn)距離地面的距離，相關(guān)的塔架的高度在這種情況下就已經(jīng)有了精確的計(jì)算數(shù)值，這樣假定對(duì)于后續(xù)的計(jì)算來(lái)說(shuō)說(shuō)就是比較方便的[6]。

根據(jù)以上計(jì)算出的水平角度和豎直的角度，在已經(jīng)確定了的端點(diǎn)位置，將測(cè)量所用的全站儀或者經(jīng)緯儀放置妥當(dāng)，將水平角度和豎直角度調(diào)整好。垂度符合要求的檢驗(yàn)方法是在進(jìn)行水文纜索的收放工作時(shí)，只要位于端點(diǎn)位置的相關(guān)儀器也就是指全站儀或者經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡里可以觀察到水文纜索與十字絲的水平橫絲達(dá)到相切的要求，這樣就可以說(shuō)明垂度是符合相關(guān)的規(guī)定的，反過(guò)來(lái)也可以用這種手段對(duì)水文纜索的收放進(jìn)行控制。

一般來(lái)看，在空載垂度比較大情況下，相應(yīng)的加載垂度也是比較大的。空載垂度比較小的情況下的加載垂度也會(huì)比較的小。在實(shí)際工作的開(kāi)展過(guò)程中，在對(duì)水文纜道的主索進(jìn)行收放操作時(shí)還是應(yīng)該堅(jiān)持使空載垂度最小的原則[7]。

2 結(jié) 語(yǔ)

在使用上文所介紹的辦法對(duì)相關(guān)的水文纜道垂度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，還是應(yīng)該堅(jiān)持根據(jù)基線利用平面幾何的一些基本原理以及相關(guān)的三角函數(shù)對(duì)計(jì)算過(guò)程中的豎直角角度以及水平角度進(jìn)行計(jì)算，這樣僅僅通過(guò)對(duì)地面到儀器棱鏡之間的距離就可以對(duì)水文纜道主索的垂度進(jìn)行推算，而且這種計(jì)算方法不僅精度比較高而且方法比較的簡(jiǎn)單實(shí)用，比較適合對(duì)于水文監(jiān)測(cè)站相關(guān)的水文纜索的垂度進(jìn)行測(cè)量和校正工作的展開(kāi)，很大程度上的提高工作效率和減輕相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1]哈文舸.水文纜道垂度簡(jiǎn)易測(cè)量方法探討[J].甘肅水利水電技術(shù),2012(09):6-8.

[2]曹正池.介紹一種水文纜道垂度的測(cè)量計(jì)算方法[J].水利水文自動(dòng)化,2007(02):37-38.

[3]傅太生,謝運(yùn)山.水文纜道垂度測(cè)量簡(jiǎn)易方法[J].江蘇水利,2008(04):35，37.

[4]李維華,吉辛望,鄭玉峰.水文纜道設(shè)計(jì)過(guò)程及要點(diǎn)[J].水利信息化,2011(01):44-47，64.

[5]張祥,秦學(xué)謙,常方方.水文纜道垂度簡(jiǎn)易計(jì)算公式推導(dǎo)[J].河南水利與南水北調(diào),2011(16):17-18.

[6]李行洋.水文纜道垂度的計(jì)算與測(cè)量[J].長(zhǎng)江水利教育,1996(02):64-66.

[7]韓雪梅,劉致云.纜道架設(shè)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].水文,1998(06):33-36.

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1007-7596(2016)08-0098-03

2016-06-14

崔克勝(1970-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，從事水利工程監(jiān)督工作。