水文纜道垂度簡易測量方法探討

麥麥提·麥提賽迪

(新疆和田水文勘測局，新疆 和田 848000)

?

水文纜道垂度簡易測量方法探討

麥麥提·麥提賽迪

(新疆和田水文勘測局，新疆 和田 848000)

水文監測站進行相關工作的一種重要裝備就是水文纜道，在這種設備進行工作的使用期內，應該定期的對水文纜道進行相關的測量工作，對于水文纜道的垂度進行檢測，看其是否符合相關的規定，也可以根據相關的測量數據進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易測量方法。

水文纜道；垂度；測量方法；案例性；集中荷載

1 水文纜道的測量方法

對于水文纜道設計的主要指標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有一個自然的下垂。在自重或者有關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，其中一類叫做空索垂度或者說是空載垂度，這種垂度是在沒有外力、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]。

根據國家相關的規定，對于水文纜道主跨的兩個端點來講，他們應該是處在同一水平線上的，如果確實是有客觀原因兩個端點不能在同一高度時，按照規定是水平線與兩個端點連線之間的夾角不能超過3°。所以在進行相關的計算時對于那些夾角<3°的應該按照水平來進行處理。由于絕大部分的水文纜道兩個端點之間是水平的或者是屬于水平線與端點連線<3°這種情況，所以在下邊的水文纜道垂度測量的方法介紹中就只對這種水平或者近似水平的情況進行考慮[2]。

1.1 在空載狀態下的水文纜道垂度計算

在對有關的水文纜道進行設計時，都會對空索垂度進行考慮，在進行對承載索拉力的計算中，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，最后都是根據相關的加載垂度來對支架的高度進行確定。

在水文纜道空載情況下的垂度計算式為：

f0=LC

(1)

式中：f0為空載垂度，m；L為跨度，m；C為根據相應荷載以及跨度所設定的系數。

1.2 加載狀態下的纜道垂度計算

在水文纜道兩端處于同一水平高度的情況下，無論是否有加載，最大垂度出現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，所以垂度會在水平方向以及豎直方向產生兩個分量fx、fy兩個分量，在進行相關的計算時應該從兩個方面分別進行計算[3]。在荷載集中在跨度的中間時，相應的垂度計算公式如下式：

(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為架設長度，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的最低點時的高度計算公式為：

Hc=Ha-f=Hb-f

(4)

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

在這種情況下進行的垂度測量主要的方式就是通過對兩岸之間的纜道主索的下垂最低處的高度之差，實際上也就是對C點的高程進行測量，具體的方法就是通過A、B兩點的高程再去減去C點的高程。這個數據就是水文纜道的垂度。

對于C點高程的計算，可以有效的對相關的基線進行運用，一般情況下在進行水文站的建立過程中，都會提前的對基線進行了布設，并且對于基線的長度設置應該使得斷面和斷面上的最遠的儀器視角之間的夾角>30°，在有些特殊的情況下也應該保持在15°之上，如果在具體的進行過程中沒有基線可以運用，也可以按照有關的要求進行臨時的鋪設。也就是選擇一個垂直于斷面方向的堤岸，臨時的選取一個基線點，這個基線點的選擇應該是選在視野條件比較好，并且還需要與斷面垂直的地方。

根據有關的圖表可以將全站儀架或者經緯儀架設在原理水文纜道斷面的水文纜道基線上，以水文纜道的端點作為基點，根據已經知道數據的跨度中點的相關起點的距離數以及基線的長度，這樣就可以利用三角函數展開有關的計算，進而推求出跨度中點與遠離水文纜道斷面的端點之間的水平角度，同時還可以根據有關的公式求出水平之間的距離[5]。

進過以上的計算就可以進一步的根據有關的遠離水文纜道斷面端點的相關高程和儀器高之間的數值差。根據以上的公式可以利用三角函數對在端點處對于跨度中點的應該有的豎直角度數。

在進行具體的計算過程中，也可以將距離遠離水文纜道斷面的端點的高程設置為0，這樣來看就是A、B兩點的高程就是比較容易計算的了，這兩點的高程為水文纜索的相關支架支點距離地面的距離，相關的塔架的高度在這種情況下就已經有了精確的計算數值，這樣假定對于后續的計算來說說就是比較方便的[6]。

根據以上計算出的水平角度和豎直的角度，在已經確定了的端點位置，將測量所用的全站儀或者經緯儀放置妥當，將水平角度和豎直角度調整好。垂度符合要求的檢驗方法是在進行水文纜索的收放工作時，只要位于端點位置的相關儀器也就是指全站儀或者經緯儀的望遠鏡里可以觀察到水文纜索與十字絲的水平橫絲達到相切的要求，這樣就可以說明垂度是符合相關的規定的，反過來也可以用這種手段對水文纜索的收放進行控制。

一般來看，在空載垂度比較大情況下，相應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比較的小。在實際工作的開展過程中，在對水文纜道的主索進行收放操作時還是應該堅持使空載垂度最小的原則[7]。

2 結 語

在使用上文所介紹的辦法對相關的水文纜道垂度進行測量時，還是應該堅持根據基線利用平面幾何的一些基本原理以及相關的三角函數對計算過程中的豎直角角度以及水平角度進行計算，這樣僅僅通過對地面到儀器棱鏡之間的距離就可以對水文纜道主索的垂度進行推算，而且這種計算方法不僅精度比較高而且方法比較的簡單實用，比較適合對于水文監測站相關的水文纜索的垂度進行測量和校正工作的展開，很大程度上的提高工作效率和減輕相關工作人員的勞動強度。

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

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

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

[4]李維華,吉辛望,鄭玉峰.水文纜道設計過程及要點[J].水利信息化,2011(01):44-47，64.

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

[6]李行洋.水文纜道垂度的計算與測量[J].長江水利教育,1996(02):64-66.

[7]韓雪梅,劉致云.纜道架設技術研究與應用[J].水文,1998(06):33-36.

P332

B

1007-7596(2016)08-0098-03

2016-06-14

崔克勝(1970-)，男，遼寧沈陽人，工程師，從事水利工程監督工作。