九连洞水文站水文多跨缆道实用技术探讨

吴喜军，苏慧艳，宋浩然

（辽宁省朝阳水文局，122000，朝阳）

一、水文缆道概况

水文缆道是指横跨河流上空、在岸上操作的，能将水文测验设备、仪器运送到测验断面内任一指定起点距（水平位置），并在该处水流断面上进行水文测验或泥沙、水质采样作业而架设的索道系统。水文缆道是水文测站进行测流、取沙最安全、最准确的测验手段之一。其主要优点是在岸上室内操纵控制测流、取沙，保证了工作人员的安全，改善了劳动条件，既安全又准确，同时大大提高了施测洪水的测洪能力和测验精度，又能及时提供成果资料。

水文缆道的布设形式，关系到缆道能否准确可靠、经济合理、方便使用。水文缆道的形式按河道断面的跨度分为单跨和多跨两种类型；按操纵方式分为普通和自动两种类型；按驱动情况可分为手摇缆道和机 （电）动缆道；按悬吊部件特征可分为悬索缆道和悬杆缆道。尽管类型不同，其组成部分还是一致的。

水文缆道主要由承载部分、驱动部分和信号传递部分组成。承载部分包括承载索（主索）、支架（柱）、拉线、地锚和悬吊铅鱼等设施；驱动部分包括牵引索（循环索、起重索）、驱动绞车、导向滑轮、运载行车（三脚架行车）、升降滑轮、平衡锤等设备；信号传递部分包括流速仪计数线路、河底信号线路、水面信号线路、起点距信号线路及各类仪表装置等设施。

由于河流特性以及地域的不同，北方地区大部分采用单跨缆道。对于断面窄深的河流，一般断面跨度在100~250 m之间，且洪枯水深变幅较小、两岸地势较高的测站一般采用闭口式缆道，其优点是起重力可节省一半，缺点是缆道运行需要三根索（主索、循环索、起重索），维修养护不方便。对于断面跨度小于500 m的河流多数采用开口式缆道。其特点是牵引索同时具有循环索、起重索、悬吊铅鱼作用；与闭口式缆道比较，取消了单独的起重索，优点是架设、维修简便。但是对于断面跨度较大、多槽多股流的河段，不能用架设单跨缆道进行正常测验，需要架设多跨缆道。下面对九连洞水文站多跨缆道技术进行分析探讨。

二、九连洞水文站基本情况

九连洞水文站位于辽宁省北票市三宝镇小苏营子村，是区域代表站、省级重要站。主要观测项目有：水位、流量、断沙、颗分、水温、岸上气温、冰情、比降、水文调查、普通测量、土含、降水、水质监测、水情拍报等。主要测验设施及观测仪器有：利用普通雨量筒、虹吸式雨量计和遥测设备进行降水量观测；用20 cm口径蒸发器观测水面蒸发；水位观测设施为直立式水尺；流量测验采用流速仪法，以缆道施测为主，特殊情况下可用浮标法和比降—面积法。

九连洞水文站测验河段基本顺直，长约400 m，水面宽约700 m。但是该段河水暴涨暴落，为宽浅式河道，细沙质河床，冲淤变化较大，致使低水主流位置变化频繁，高水漫滩严重。浮标断面左右两岸滩地有大片林地，对测验有影响。基下100 m左岸有支流汇入，有时对洪水产生顶托。同时，因该站位于大凌河流域支流／牛河下游，河床冲淤变化较大。水位流量关系受冲淤、涨落率及断面扩散综合影响，点子散乱且点带较宽，为临时曲线。

三、项目设计基本情况

九连洞水文站多跨缆道由3个钢架组成，1号钢架布设于右岸站房院内基础高程146.00 m、起点距0.00 m处，钢架高度10 m；中间钢架布设于断面中间基础高程141.00 m、起点距310.00 m处，钢架高度15 m；3号钢架布设于左岸基础高程141.00 m、起点距620.00 m处，钢架高度15 m。

1.水文气象资料情况

高洪水位142.63 m （黄海基面），河底最低点高程138.26 m，正常枯水位138.52 m，最大水深4.37 m，最大水位变幅4.11m，设计最大流速5.00 m/s，最大含沙量10 kg/m3，最大风力8级，河流断面最大宽度620 m，河流最大水深处离右岸钢塔距离550 m，离左岸钢塔距离90 m，多雷击。

2.设计标准

选用铅鱼重量250 kg；设计塔架跨度L=620 m（选用2跨）；设计右岸塔基高程146.00 m，塔高10.00 m；设计中塔基高程141.00 m，塔高15.00 m；设计左岸塔基高程141.00 m，塔高15.00m；设计施测最高洪水位142.62m，最大水深4.37 m；设计最大点流速5 m/s；设计最大含沙量 10 kg/m3；设计最大风速20 m/s，风压强度22.8 kg/m2，最大风力10级；设计主索加载垂度fv=Lmax/33.3=320/33.3=9.6 m（可保证在高洪142.63 m时测流）；设计主索空载垂度fv=6.40 m；设计主索地锚的对地夹角α＜45°；设计缆道测洪标准为30年一遇，防洪标准为50年一遇；根据地形条件设计采用开口式缆道。设计采用安全系数见表1。

3.循环索架设方法

首先要将游轮 （游轮式配重）吊装到行程的最高点，在河道最低点穿索。从铅鱼处开始向行车方向进行，到游轮进入绞车循环轮，依次绕行一周，到行车另一端并且固定到行车上，完成了循环索的穿索过程。这样穿索就会形成铅鱼最低游轮最高。

表1 设计采用的安全系数

4.与传统多跨缆道的主要区别

①传统缆道主索不固定，行车运行时来回窜动，运行不稳定，不能保证起点距不变，给测验带来很大误差，现今多跨缆道解决了这些问题。

②传统多跨缆道循环索是水平运行的，架设、维修不方便，运行不稳定。现在设计的多跨缆道循环索是垂直（上下）运行的，架设、维修方便，运行稳定。

四、存在问题及处理方法

①基础施工部分。多跨缆道要求3个塔架安装主索的位置要在同一条直线上，这样行车才能正常运行。解决办法：多次用经纬仪在右岸塔架主索位置点架设仪器，向左岸塔架主索点确定一条直线，中间塔架固定主索的位置要在这条直线上。中间塔架基础中心与这条直线的尺寸要准确，不能有偏差。

②行车通过中间钢架悬挂铅鱼的循环索出现跳槽的问题。当行车即将通过中间钢架时，由于主索有垂度，行车由低向高处非平行运行，与悬挂的铅鱼有角度，致使循环索出车和回车都会在悬挂铅鱼滑轮处出现跳槽的问题。处理方法是：在悬挂铅鱼滑轮的下方，出车和回车的方向加上两个小的导向轮。这是单跨缆道不会遇到的问题，如图1。

图1 安装导向轮

③行车运行到中间钢架过桥设备时，出现行车卡到主索与中间过桥的端部，使行车不能顺利匀滑通过中间钢架。处理方法是：在中间过桥的两端分别加一块顶板，将主索与桥夹紧，这样使主索与桥连接在一起，不会出现扭曲，行车顺利通过中间支架。

五、结 论

九连洞多跨缆道于2012年建设完成后至今，经历了几次洪水的检验，截至目前实测最大流量130 m3/s,在这种暴涨暴落的山溪性河流且断面跨度大的测站，发挥了重要作用，可以在类似地区进行推广。

[1]李忠泰.水文缆道承载及驱动部件的设计与架设[J].甘肃水利水电技术，2007（9）.