水文纜道的布設型式改進

□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設施和技術裝備，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、適應強、檢修方便等優點，在河南省為數眾多的暴漲暴落的山區性、高流速河道的水文測驗具有不可替代的作用。但現有水文纜道的布設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，具有一定經濟效益和社會效益。

1.水文纜道的基本布設型式

習慣上，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型式

采用滑輪組型式可以省力，而且滑輪組可以調節鉛魚的升降速度。因絞車轉速較快，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），

圖1 開口式游輪纜道滑輪組省力、減速布設示意圖

這種布設型式的優點是：有較大承受超設計荷載的能力，當鉛魚掛到水草或漂浮物時，可以強行將鉛魚提起，不會出現牽引索在絞車驅動輪上“打滑”、提升不了鉛魚的現象。基于此優點，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少，起重拉力就變大，手動操作就困難。

2.2 平衡錘省力布設型式

采用平衡錘省力布設型式可以大大減小起重拉力，手動方便，河南省早期建設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示意圖

此種布設型式的優缺點和滑輪組省力布設型式相反，省力但容易出現牽引索在絞車驅動輪上“打滑”，提升不了鉛魚的現象，不適應有水草和漂浮物情況測流。

3.設計改進原因

由于搶測洪水一般是在暴雨等惡劣天氣下程建設有可能改善局地氣候，但如果設計建設不合理，會對陸生進行，電力等設施容易出現問題而停電，而且許多水文測站地處偏遠農村，電力設施保障率不高，經常出現停電現象，因此，纜道設計必須考慮手動操作。漂浮物和水草在洪水期出現是很正常的，所以起重拉力就必須足夠大，當鉛魚掛到水草或漂浮物時，可以強行將鉛魚提起，這樣就不會出現牽引索在絞車驅動輪上“打滑”、提升不了鉛魚的現象。滑輪組減速省力布設型式，如果滑輪組上走線根數少，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（手動狀態下，沒有自鎖），險些出現絞把傷人事故。而平衡錘省力布設型式，當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象。

4.改進設計

為克服以上問題，讓纜道測驗具有更強的適應性，在停電和有漂浮物情況下正常測驗，我們對燕山水文站現行的滑輪組省力布設型式進行了改造，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，滑輪組上走線根數就能適當減少。改造后的水文纜道布設型式主要有以下優點：一是工程改造代價低，只要在游輪架加設一定重量的平衡錘；二是工程運作穩定，安全可靠，牽引索有較大承受超設計荷載的能力，纜道可以承受洪水沖擊，漂浮物、冰排的撞擊等復雜條件考驗，不會出現牽引索在絞車驅動輪上“打滑”，當鉛魚掛到水草或漂浮物時，可要建立健全與之相匹配的環境質量監督體系，對水利施工中的以強行將鉛魚提起；三是結構簡單，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掉槽現象。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示意圖

5.結束語

改造后的纜道省力布設型式，具有較強的適應性，操作方便，性能穩定，提高了纜道設施和測驗人員安全保障，有效地減輕測驗人員勞動強度，具有一定經濟效益和社會效益，值得推廣應用。