水文缆道使用改进方法

吴振岩， 单志学

（承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

水文缆道使用改进方法

吴振岩， 单志学

（承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

2002年承德水文水资源勘测局先后为5处水文站更换缆道测流设备,新设备的使用给水文工作带来极大方便，但也遇到了雷击等一些问题，通过多年的维护、维修，现将需要改进的地方加以说明，供今后在水文缆道的使用方面加以分析运用。

水文；缆道；改进；方法

1 引言

测流设施是对河流流量、流速、面积等水文信息进行测量的主要工具，水文缆道测流是水文测站常用测量方法，根据河道不同，分为大河缆道和小河缆道。控制台是水文缆道的指挥控制中心，一旦出现问题影响测验成果的及时传输上报，影响测验精度的因素主要是机械部分和电子传输部分。本文以韩家营水文站使用的大河缆道为例，对水文缆道设备使用中出现的问题进行分析，提出改进方法。

2 水文缆道区别

承德市共有水文缆道7处，其中小缆道2处。小河缆道采用的是循环索与升降索独立，受设在上游的拉偏索牵引控制测杆与水面垂直测流。大河缆道是采用循环索与升降索使用一根索，利用配重索调节循环索长度方法控制测流铅鱼升降实现测流，拉偏索与小缆道方式相同。

3 测站基本信息

韩家营水文站坐落在河北省承德市双塔山镇大龙庙村西北约1000m处，东经117°44'北纬40°58'集水面积6787km2。流经河流伊逊河顺直河段长500m，左岸为村级公路，右岸为耕地，基下1000m汇入滦河，高水时受滦河水顶托影响。河床由沙壤土、细沙组成，断面冲淤变化较大，水位流量关系不稳定。（见右图）

4 测流设施

4.1 流速仪测流缆道

位置：基本水尺断面上游1.0m建成日期：2003年10月。

两岸支架结构型式：左右岸均为钢塔支架高度：左岸7.9m，右岸13.72m。

测验河段平面图

主索直径：18.5mm循环索直径：4.2mm起重索直径：4.2mm 跨度：228m。

拉偏索直径：4.2mm铅鱼重量：100kg。

绞车型式：HY-300型水文缆道绞车驱动类型：手摇、电动。

设计速度：水平驱动：705cm/s调速情况：变频调速。

垂直升降：353cm/s调速情况：变频调速。

操作室结构型式：砖混结构面积：7.55×4.15m面积：31.3m2。

设计测洪能力：最大流量：400m3/s。

5 使用问题

机器部分：由于断面跨度远，如果单独架设升降索，缆车运行轨道中升降索距离越远，悬索垂度越大，进而影响测流精度。现在普遍做法是循环索与升降索共用一索，在控制台调整铅鱼高度进行测流时，由于循环索在上下循环轮上受牵引力的变化，使得测流过程中，悬索下降和上升时流速仪会发生向河右岸或河左岸移动。在大河测流中一些滑动影响对流量成果影响不大，但承德河流都属中小河流，移动所带来的误差还是比较明显的。现在缆道使用的拉偏索利用的是单滑轮固定在主索上，当仪器在前进和后退时，由于滑轮在主索上受摩擦力的影响与主索经常出现一定夹角，导致仪器运动时，经常是向前走一段后拉偏索才向前运动一段，不能够时时跟进。一般测站采取的方法是将拉偏索松开一点，这样仪器可以运行正常，但是，由于承德属于喀斯特地貌，河流普遍流速较高，当遇到较大洪水时，在大流速影响下，拉偏索不够紧，会使流速仪测深索向下游发生较大偏移，直接导致所测水深偏深。

电子部分：缆道安装原有的信号是利用河底信号发生器将水面信号、水深信号、河底信号、流速信号通过循环索与大地形成的回路将数字信号传回控制台，供流速表进行测算。水平信号和水深信号是利用编码器将绞车驱动的信号传递到水平表和水深表进行统计。由于采用索道传递信号，当遇到雷击时容易造成设备损坏，影响测流工作。整个控制系统所用配件很多既要配备独立电源又要使用独立显示屏，利用电脑编制程序进行控制，通过USB接口进行输出，设备零散，给使用维修带来不便。

6 解决方法

机器部分方法：索道前后移动的解决方法：索道前后移动主要是受循环索影响，水平运动行车架这个滑轮在升降作业时候不能有效控制，产生滑轮转动导致索道发生移动，从而影响测点垂线精度造成的。解决办法是在控制滑轮上安装碟刹片，利用电子牵引器在控制台上控制牵引器启动刹车功能，这样，保证了当控制台进行水平作业时牵引器不工作，当进行升降作业时，启动牵引器锁定滑轮，保证升降作业，如同独立一根升降索一样，使得流速仪不偏移测点。为防止操作时锁死过程还进行水平移动操作，将牵引器控制开关与水平开关利用接触器进行分离，一次只能进行一种操作。拉偏索运行卡主要是由于单滑轮与索之间存在夹角，影响正常运行造成的，解决办法是增加滑轮数量利用T型或者Y型架牵引拉偏索的方法。将拉偏索设置好合适的长度（根据拉偏索与主索间距）索道运行流畅了，测流时测点精度就能提高。

电子部分的解决方法：我对此设备进行分析后发现，设备使用的数字信号无线发射接收器体积不大，还能实现远距离控制接收功能，考虑到使用缆道的测量维修方便，我建议利用笔记本提供电源对发射接收机进行供电。将接收及发射控制指令制作成笔记本程序进行控制，通过USB接口进行供电及数据交换控制作业。制作成类似优盘的发射接收机的好处是携带方便，省去了独立电源供应，减少了数据的导入导出，直接通过电脑就可以进行计算,不用使用更大的固定安装台外接天线等设备，这样，一方面，可以有效防雷，另一方面，因为采用设备小，携带使用方便，如果设备出现使用问题，维修更换也是很方便的。还有一个优点是测验人员能够尽可能靠近河边进行测量，测验精度大大提高，对河流水情进行实时监控，节省了测验的时间及水情控制遮挡物等对测流的影响。

7 结论

随着新技术的普及，水文测验设施近年来更新速度比较快，好多设备都需在使用中发现问题，从而逐步解决问题。水文缆道测流是洪水流量测验方法的发展方向，经过本文改进的缆道使得测流误差更小，测验精度将会大大提高，设备运转也会更加精确、灵活，进而使缆道测流在水文测验中发挥更大的作用。

[1]河北承德韩家营水文站工作手册[Z].

[2]成大先主编.机械设计手册（第4卷）[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]中华人民共和国河流流量测验规范[Z].

K928

A

2095-3763（2012）02-0027-02

2012-03-12

吴振岩（1975-），男，河北承德人，承德水文水资源勘测局助理工程师，从事水文水资源方面的工作。