水文纜道設(shè)計(jì)探討

宣漢縣南壩水文站位于宣漢縣南壩鎮(zhèn)龍文村三社，緊鄰宣南公路。集水面積2249km2。站房所處位置屬淺秋地貌，植被較差，斷面右岸是大片農(nóng)田，地勢(shì)較低，左岸呈60度的陡坡，坡頂為宣南公路。兩岸高差較大。2007年由上游土黃水文站下遷至此，設(shè)立南壩水文站。現(xiàn)就該站的水文纜道設(shè)計(jì)情況交流如下。

地理位置：測(cè)流斷面所在位置距南壩鎮(zhèn)1.5公里，宣南公路從站房門口經(jīng)過（示意圖如下）。

在操作室的選擇上，我們當(dāng)時(shí)有2個(gè)方案選擇，一個(gè)方案是將操作室布置在站房內(nèi)，這樣房間好布置，缺點(diǎn)是距離河邊遠(yuǎn)，纜道跨度增大，且橫跨公路存在安全隱患，控制鉛魚運(yùn)行測(cè)流時(shí)不利于觀測(cè)河流情況，視線受阻；另一個(gè)方案是將操作室放在公路外邊，該地面積只有十平方米較為平坦，其余全是坡地，但視線開闊，便于纜道操作。經(jīng)過反復(fù)比較，從成本及工作方便出發(fā)，我們選擇了將操作室放在公路外邊小場(chǎng)地上。見上圖。

一、設(shè)計(jì)指標(biāo)

以斷面處公路路面為高程起始點(diǎn)定為 0m

1、設(shè)計(jì)最高水位Hmax=（以公路路面為準(zhǔn)）0m

2、設(shè)計(jì)最大水深hmax=22.5

3、調(diào)查歷年最高洪水位=-8.85m

4、設(shè)最大流速Vmax=6m

5、設(shè)計(jì)跨度L=200m

6、設(shè)計(jì)鉛魚重；250kg

7、設(shè)計(jì)加載垂度：4m

8、設(shè)計(jì)測(cè)流時(shí)最大風(fēng)力，8級(jí)

9、鉛魚底到八字拉線交點(diǎn)距離S=0.5m

10、行車高度S2=0.8m

11、安全超高2.0m

二、功能設(shè)計(jì)

1具有控制鉛魚水平運(yùn)行及垂直升降功能。具有對(duì)信息（水深、起點(diǎn)距）的接收、處理，屬人工控制系統(tǒng)

2主要設(shè)備選型

控制系統(tǒng)主要設(shè)備有交流變頻器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)及無極調(diào)速裝置。主要工作原理是根據(jù)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的狀態(tài)，改變電動(dòng)機(jī)工作電源的電壓和頻率，使電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)不同負(fù)載時(shí)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。

主要控制指標(biāo)：供電電源220v 50Hz，運(yùn)行速度0—1.0m，

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率0—50Hz（要求顯示）

3鉛魚制動(dòng)時(shí)間：小于1s

4流量信息采集及處理系統(tǒng)

采用我局特色信號(hào)傳輸用貫心線，通過懸掛鉛魚的鋼絲繩將信號(hào)傳回操作室利用音響器和秒表收集信號(hào)，以計(jì)算流速和流量。

三、主要技術(shù)參數(shù)

起點(diǎn)距測(cè)量范圍：-20.0——300.0m

水深測(cè)量范圍與起點(diǎn)距相同，

精度為0.1m（符合水文規(guī)范要求）

四、技術(shù)設(shè)計(jì)成果

新建纜道機(jī)房建筑面積12平方米，新建過河纜道跨度200米。纜道左岸支架為鋼支架，支架高為2.0米，支架架頭截面尺寸為鋼架，呈四方形直立式結(jié)構(gòu)，單向拉線，主材采用槽鋼。右岸為10米鐵塔，纜道分2層架設(shè)鋼索，分別為循回索、主索，在主索輪下0.3米處安裝循回（轉(zhuǎn)向）輪，通過水平布設(shè)，考慮游輪游動(dòng)距離，利用循回索驅(qū)動(dòng)鉛魚進(jìn)行測(cè)量。設(shè)計(jì)安裝半自動(dòng)纜道測(cè)流控制系統(tǒng)一套、絞車一臺(tái)、鉛魚250kg一只、循回工作索φ4mm、主索φ21.5mm。

1右岸鋼塔高度10.00m

2鋼繩選用：鋼索采用φ21.5mm鋼絲繩，單重q=1.6kg/m

破斷拉力不小于23900kg/m2

工作索采用φ4.0mm，單重q=0.074kg/m破斷拉力不下于1000kg

3荷載

1）主索空載拉力4120kg

2）主索加載拉力5525kg

主索安全系數(shù) K主=23900/5525=4.33>2.5 主索設(shè)計(jì)合理

4主索高程

纜道主索兩岸支點(diǎn)高程：左支=―0.85米 右支=―1.50米

調(diào)查歷年最高洪水位+安全超高（2.0米）+吊載儀器至行車間距離（2.0米）+加載垂度=-8.85+2.0+2.0+4.0=-0.85米

5取材計(jì)算及取用

左岸鋼支架基礎(chǔ)主材為14號(hào)槽鋼，綴材為∠50×5角鋼，驗(yàn)算安全

6 右岸是10mm鐵塔，主副材均為∠60×6角鋼，左右及后拉線采用9mm鋼絞線；基礎(chǔ)采用C25砼，邊長為1.0×1.0m的正方形，深度1.5m，墊層0.5m，驗(yàn)算安全。

五、總結(jié)

通過幾年水文工程的設(shè)計(jì)施工，深感項(xiàng)目系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的重要性，水文纜道的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循土建、設(shè)施、設(shè)備一體化設(shè)計(jì)原則，根據(jù)不同的站，按相應(yīng)要求在不同的環(huán)境中，采取因地制宜，用不同方法設(shè)計(jì)出適合這個(gè)站的纜道結(jié)構(gòu)和控制方式，工作中最關(guān)鍵的是，搞好前期的數(shù)據(jù)調(diào)查和計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)工作十分重要。

編后語：受力數(shù)據(jù)來源根據(jù)《水文纜道》水利電力出版社1977年版計(jì)算得出，本文不敘述計(jì)算過程。