水文缆道垂度简易测量方法探讨

麦麦提·麦提赛迪

(新疆和田水文勘测局，新疆 和田 848000)



水文缆道垂度简易测量方法探讨

麦麦提·麦提赛迪

(新疆和田水文勘测局，新疆 和田 848000)

水文监测站进行相关工作的一种重要装备就是水文缆道，在这种设备进行工作的使用期内，应该定期的对水文缆道进行相关的测量工作，对于水文缆道的垂度进行检测，看其是否符合相关的规定，也可以根据相关的测量数据进一步的断定水文缆道的安全性是否合格。文章介绍了水文缆道重度简易测量方法。

水文缆道；垂度；测量方法；案例性；集中荷载

1 水文缆道的测量方法

对于水文缆道设计的主要指标就是之一就是水文缆道的垂度，也就是水文缆道的主索垂度。由于水文缆道是悬在空中的，所以不可避免的是它的中间部分会有一个自然的下垂。在自重或者有关的外力作用下偏离两岸塔架连线的主垂距离就是主索的垂度，水文缆道的垂度分为两类，其中一类叫做空索垂度或者说是空载垂度，这种垂度是在没有外力、仅是在缆道自重影响下的主索垂度；还有一种叫做加载垂度，这红情况下的垂度不仅是受到缆道自重的作用力，还受到其他外力的影响[1]。

根据国家相关的规定，对于水文缆道主跨的两个端点来讲，他们应该是处在同一水平线上的，如果确实是有客观原因两个端点不能在同一高度时，按照规定是水平线与两个端点连线之间的夹角不能超过3°。所以在进行相关的计算时对于那些夹角<3°的应该按照水平来进行处理。由于绝大部分的水文缆道两个端点之间是水平的或者是属于水平线与端点连线<3°这种情况，所以在下边的水文缆道垂度测量的方法介绍中就只对这种水平或者近似水平的情况进行考虑[2]。

1.1 在空载状态下的水文缆道垂度计算

在对有关的水文缆道进行设计时，都会对空索垂度进行考虑，在进行对承载索拉力的计算中，包括先定加载垂度法和先定空索垂度法两种，在这两种方法中，最后都是根据相关的加载垂度来对支架的高度进行确定。

在水文缆道空载情况下的垂度计算式为：

f0=LC

(1)

式中：f0为空载垂度，m；L为跨度，m；C为根据相应荷载以及跨度所设定的系数。

1.2 加载状态下的缆道垂度计算

在水文缆道两端处于同一水平高度的情况下，无论是否有加载，最大垂度出现的地方就是在缆道跨度的中间位置，由于承载索在这样的情况下是受到双重作用力的影响，所以垂度会在水平方向以及竖直方向产生两个分量fx、fy两个分量，在进行相关的计算时应该从两个方面分别进行计算[3]。在荷载集中在跨度的中间时，相应的垂度计算公式如下式：

(2)

(3)

式中：Fv为垂直方向上的加载垂度，m；fz为水平方向上的加载垂度，m；H为水平方向上的加载拉力，N；q为单位长度承载索重量，N/m；Pv为荷载在垂直方向上的分量，N；L为架设长度，m；f为加载的垂度，m；Pz为水平方向上的集中载荷，N。

在最大的出度处于两塔跨度的中间时的最低点时的高度计算公式为：

Hc=Ha-f=Hb-f

(4)

在这个计算公式中Hc代表的是水文缆索下垂的最低点的距离；Ha、Hb代表的是在水文缆道两岸支架的最高处的距离[4]。

在这种情况下进行的垂度测量主要的方式就是通过对两岸之间的缆道主索的下垂最低处的高度之差，实际上也就是对C点的高程进行测量，具体的方法就是通过A、B两点的高程再去减去C点的高程。这个数据就是水文缆道的垂度。

对于C点高程的计算，可以有效的对相关的基线进行运用，一般情况下在进行水文站的建立过程中，都会提前的对基线进行了布设，并且对于基线的长度设置应该使得断面和断面上的最远的仪器视角之间的夹角>30°，在有些特殊的情况下也应该保持在15°之上，如果在具体的进行过程中没有基线可以运用，也可以按照有关的要求进行临时的铺设。也就是选择一个垂直于断面方向的堤岸，临时的选取一个基线点，这个基线点的选择应该是选在视野条件比较好，并且还需要与断面垂直的地方。

根据有关的图表可以将全站仪架或者经纬仪架设在原理水文缆道断面的水文缆道基线上，以水文缆道的端点作为基点，根据已经知道数据的跨度中点的相关起点的距离数以及基线的长度，这样就可以利用三角函数展开有关的计算，进而推求出跨度中点与远离水文缆道断面的端点之间的水平角度，同时还可以根据有关的公式求出水平之间的距离[5]。

进过以上的计算就可以进一步的根据有关的远离水文缆道断面端点的相关高程和仪器高之间的数值差。根据以上的公式可以利用三角函数对在端点处对于跨度中点的应该有的竖直角度数。

在进行具体的计算过程中，也可以将距离远离水文缆道断面的端点的高程设置为0，这样来看就是A、B两点的高程就是比较容易计算的了，这两点的高程为水文缆索的相关支架支点距离地面的距离，相关的塔架的高度在这种情况下就已经有了精确的计算数值，这样假定对于后续的计算来说说就是比较方便的[6]。

根据以上计算出的水平角度和竖直的角度，在已经确定了的端点位置，将测量所用的全站仪或者经纬仪放置妥当，将水平角度和竖直角度调整好。垂度符合要求的检验方法是在进行水文缆索的收放工作时，只要位于端点位置的相关仪器也就是指全站仪或者经纬仪的望远镜里可以观察到水文缆索与十字丝的水平横丝达到相切的要求，这样就可以说明垂度是符合相关的规定的，反过来也可以用这种手段对水文缆索的收放进行控制。

一般来看，在空载垂度比较大情况下，相应的加载垂度也是比较大的。空载垂度比较小的情况下的加载垂度也会比较的小。在实际工作的开展过程中，在对水文缆道的主索进行收放操作时还是应该坚持使空载垂度最小的原则[7]。

2 结 语

在使用上文所介绍的办法对相关的水文缆道垂度进行测量时，还是应该坚持根据基线利用平面几何的一些基本原理以及相关的三角函数对计算过程中的竖直角角度以及水平角度进行计算，这样仅仅通过对地面到仪器棱镜之间的距离就可以对水文缆道主索的垂度进行推算，而且这种计算方法不仅精度比较高而且方法比较的简单实用，比较适合对于水文监测站相关的水文缆索的垂度进行测量和校正工作的展开，很大程度上的提高工作效率和减轻相关工作人员的劳动强度。

[1]哈文舸.水文缆道垂度简易测量方法探讨[J].甘肃水利水电技术,2012(09):6-8.

[2]曹正池.介绍一种水文缆道垂度的测量计算方法[J].水利水文自动化,2007(02):37-38.

[3]傅太生,谢运山.水文缆道垂度测量简易方法[J].江苏水利,2008(04):35，37.

[4]李维华,吉辛望,郑玉峰.水文缆道设计过程及要点[J].水利信息化,2011(01):44-47，64.

[5]张祥,秦学谦,常方方.水文缆道垂度简易计算公式推导[J].河南水利与南水北调,2011(16):17-18.

[6]李行洋.水文缆道垂度的计算与测量[J].长江水利教育,1996(02):64-66.

[7]韩雪梅,刘致云.缆道架设技术研究与应用[J].水文,1998(06):33-36.

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1007-7596(2016)08-0098-03

2016-06-14

崔克胜(1970-)，男，辽宁沈阳人，工程师，从事水利工程监督工作。