湯河水庫輸水道測流系統(tǒng)改造措施

唐慶艷 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫輸水道測流系統(tǒng)改造措施

唐慶艷 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

文章介紹了湯河水庫原輸水道測流系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重老化，已不能滿足水庫發(fā)展需要，提出改造的必要性、可行性，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工。全面重點(diǎn)介紹了新系統(tǒng)在諸多方面的優(yōu)越性能。

湯河水庫；測流系統(tǒng)；改造

1 湯河水庫概況

湯河水庫位于太子河支流湯河干流上，水庫控制流域面積為1228km2，樞紐工程坐落在遼陽市弓長嶺區(qū)湯河鎮(zhèn)境內(nèi)，1969年建成并投入運(yùn)行，是一座以防洪、工業(yè)及城市生活用水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程，工程按百年一遇洪水設(shè)計(jì)，可能最大洪水校核，正常高水位為109.36m，相應(yīng)庫容3.83億m3；設(shè)計(jì)洪水位111.46m，相應(yīng)庫容4.53億m3；最高洪水位117.86m，相應(yīng)庫容7.07億m3；興利庫容3.59億m3，防洪庫容3.68億m3，總庫容為7.07億m3。樞紐工程主要由黏土斜墻壩、溢洪道、輸水洞、水電站四部分組成,工程最大組合下泄流量為2995 m3/s，其中輸水洞為282m3/s、溢洪道為2713 m3/s。

2 設(shè)備運(yùn)行情況

輸水道測流系統(tǒng)位于輸水洞尾水渠下游120m處，設(shè)備包括控制臺(tái)、絞車、行車架和鉛魚等，該系統(tǒng)于1969年建成并投入使用，如今系統(tǒng)嚴(yán)重老化，陳舊的測流設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代水文工作的需要，設(shè)備改造勢在必行。

3 系統(tǒng)改造方案

系統(tǒng)改造要求在滿足實(shí)用性的前提下，還要具備一定的可兼容性和可擴(kuò)展性。

3.1 半自動(dòng)方式

在現(xiàn)代水文發(fā)展過程中，水文纜道測流設(shè)備已經(jīng)具備全自動(dòng)功能，特別是湯河水庫輸水道是非常理想化的標(biāo)準(zhǔn)河道，完全滿足室外全自動(dòng)方案。但是考慮設(shè)備年平均使用次數(shù)僅在3次左右，使用率不高，所以采用半自動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)具備手動(dòng)功能，既滿足工作需要，又節(jié)省投入資金。

3.2 保留原有測流房屋

現(xiàn)有測流房屋結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固、實(shí)用，使用方面能夠滿足改造后的系統(tǒng)，所以在方案設(shè)計(jì)時(shí)，不改變測流房主體結(jié)構(gòu)，只是在外觀上進(jìn)行重新美化。并且考慮到房屋地處野外，警衛(wèi)人員巡查難度大，為了保證房屋和設(shè)備不受損壞，采用防盜門的方式設(shè)計(jì)加工五個(gè)窗戶，在防盜門上直接開口，開口處通過主索和循環(huán)索，這樣做既保證房屋美觀、實(shí)用，又節(jié)省資金。

3.3 封閉式循環(huán)索道

受空間、場地的限制，測流鉛魚防止丟失要收回到屋內(nèi)，所以采用封閉式循環(huán)索道。為避免循環(huán)索發(fā)生滑車，在循環(huán)索道適當(dāng)位置增加配重錘。

3.4 鐵塔

湯河水庫為國家AAAA 級(jí)水利風(fēng)景區(qū)，鐵塔在外觀設(shè)計(jì)上要與整體環(huán)境相融合，并且受測流房內(nèi)高度限制，河道對(duì)岸索道下方的甬路要能夠過人，做到人性化設(shè)計(jì)，滿足兩方面的需要。

4 水文纜道半自動(dòng)測控裝置

按照設(shè)計(jì)方案的要求，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)備選型。DW2004-8型水文纜道半自動(dòng)測控裝置系統(tǒng)集交流變頻調(diào)速技術(shù)，PLC可編程控制技術(shù),光柵編碼測距技術(shù)，自動(dòng)定位控制技術(shù)，纜道測流技術(shù),纜道采樣技術(shù)和纜道無線信號(hào)傳輸技術(shù)于一體，設(shè)備主要由控制系統(tǒng)和絞車系統(tǒng)兩部分組成。

4.1 控制系統(tǒng)

包含纜道定位測距儀、水文流速測算儀、纜道綜合信號(hào)源、光柵編碼傳感器。可實(shí)現(xiàn)對(duì)測流鉛魚的出車、回車、下降、提升運(yùn)行的無級(jí)變速控制，出車、回車位置測量、顯示和下降、提升的位置測量、顯示，以及在全斷面范圍內(nèi)的流速測量功能，控制臺(tái)設(shè)有測點(diǎn)自動(dòng)減速停車功能和河底信號(hào)停車功能，以及水面信號(hào)校零功能。

纜道綜合信號(hào)器由纜道綜合測流信號(hào)源和纜道綜合信號(hào)接收器兩部分組成，其特點(diǎn)是可將水面信號(hào)、流速信號(hào)、河底信號(hào)變?yōu)轭l率不同的音頻信號(hào)，由纜道地回路發(fā)回，而接收器由于采用了先進(jìn)的鎖相環(huán)音頻譯碼電路、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，從而可在行車過程中將信號(hào)取出，可靠的完成纜道測流、測深或采樣。

4.2 絞車系統(tǒng)

絞車系統(tǒng)主要包含纜道絞車、鉛魚、行車架和滑輪組。

4.2.1 纜道絞車

驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用普通三相交流電機(jī)，絞車同時(shí)具備電動(dòng)和手動(dòng)兩種功能。

4.2.2 鉛魚

鉛魚重量為75kg，中低水位可旋轉(zhuǎn)懸掛，帶有河底托盤信號(hào)開關(guān)。

4.2.3 行車架

三角行車架長0.60m,具有7個(gè)雙軸承滑輪。

4.2.4 滑輪組

設(shè)備安裝使用的滑輪全部采用Φ100雙軸承滑輪，熱鍍鋅防腐技術(shù)，美觀實(shí)用。

4.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)設(shè)備具有技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便等特點(diǎn)，能利用半自動(dòng)或手動(dòng)方式進(jìn)行河道斷面流量測量工作。

4.4 水文纜道半自動(dòng)測控裝置示意圖

圖1 水文纜道示意圖

5 技術(shù)指標(biāo)

5.1 絞車控制系統(tǒng)：

控制臺(tái)箱體尺寸為1.2m×0.7m×1.1m，供電電源為380V動(dòng)力電，驅(qū)動(dòng)采用0.5kW～15kW普通三相交流電機(jī)，行車速度為0～1.0m/s，電機(jī)變頻頻率為0～50Hz，減速止動(dòng)時(shí)間小于1s，具備河底和測點(diǎn)停車控制功能，起點(diǎn)距控制準(zhǔn)確度不大于±0.1m，入水深控制準(zhǔn)確度不大于±0.02m。

5.2 纜道測距儀

采用YGM 光電增量編碼傳感器，計(jì)數(shù)顯示起點(diǎn)距為-99.9～999.9m，同時(shí)具有纜道弧度修正功能，入水深度計(jì)數(shù)顯示為-9.99～99.99m，修正系數(shù)為0.004～1.000，顯示器為16×2大字符LCD液晶屏，采用RS485通信接口。

5.3 水文流速測算儀

測算儀不受接觸絲抖動(dòng)影響，滿足各種轉(zhuǎn)子式流速儀，適用3000HZ的音頻信號(hào)，靈敏度優(yōu)于2mV，采用16×2大字符LCD液晶顯示屏，能夠顯示當(dāng)前流速儀K值、歷時(shí)T、信號(hào)數(shù)N、流速V，測速范圍為0.010～9.999m/s，計(jì)時(shí)誤差不大于±0.1%；測算誤差不大于±0.1%，采用RS485通信接口。

5.4 纜道綜合信號(hào)器

電源采用7.2V可充電電池，待機(jī)狀態(tài)下電流小于0.2mA，工作狀態(tài)電流小于9mA，水面信號(hào)頻率為2500Hz，流速信號(hào)頻率3000Hz，河底信號(hào)頻率3500Hz，接收靈敏度不大于1.0mV。

6 結(jié)束語

湯河水庫輸水道測流系統(tǒng)改造后，不但改善了水庫水文測驗(yàn)硬件設(shè)施，而且使水庫的水文管理工作上升到一個(gè)新的臺(tái)階，為今后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.092

唐慶艷 女 1969年出生，本科，工程師，現(xiàn)從事水文測驗(yàn)和水情調(diào)度工作。

邊可斌 男，1971年出生，本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事設(shè)備運(yùn)行管理與維護(hù)工作。