水文缆道的布设型式改进

2012-06-25刘红广王俊伟河南省平顶山水文水资源勘测局

河南水利与南水北调 2012年5期

□刘红广 □王俊伟(河南省平顶山水文水资源勘测局)

□刘焕阳(河南省漯河水文水资源勘测局)

水文缆道是进行河流流量、泥沙等测验工作的基础设施和技术装备，进行洪水测验时，测验人员无需涉水，对测验人员有较高的安全性，具有精度高、效率高、适应强、检修方便等优点，在河南省为数众多的暴涨暴落的山区性、高流速河道的水文测验具有不可替代的作用。但现有水文缆道的布设型式存在着铅鱼挂到较多水草或漂浮物时无法强行将铅鱼提起，或者存在省力程度与起重卷筒大小之间的矛盾等问题。本次改进可以克服此缺点，有效地减轻测验人员劳动强度，具有一定经济效益和社会效益。

1.水文缆道的基本布设型式

习惯上，把牵引索在行车上形成封闭的称谓“闭口式”，否则，称谓“开口式”。因闭口式游轮缆道仅适用于洪水水位变化较小，两岸地势较高的河道，所以河南省水文缆道大多采用开口式。

2.省力基本布设型式

如果缆道跨度大、铅鱼较重时，就必须考虑省力。目前，主要采用滑轮组减速省力和平衡锤省力两种布设型式，但这两种省力型式各有利弊。

2.1 滑轮组减速省力布设型式

采用滑轮组型式可以省力，而且滑轮组可以调节铅鱼的升降速度。因绞车转速较快，不适用定点测流的要求时，就需要降低铅鱼的升降速度。其基本型式如图1所示。升降铅鱼的起重拉力:T≈2p/n（P为铅鱼重量，n为滑轮组上走线根数），

图1 开口式游轮缆道滑轮组省力、减速布设示意图

这种布设型式的优点是：有较大承受超设计荷载的能力，当铅鱼挂到水草或漂浮物时，可以强行将铅鱼提起，不会出现牵引索在绞车驱动轮上“打滑”、提升不了铅鱼的现象。基于此优点，在河南省许多水文缆道改造中，把原来采用平衡锤省力型式的缆道改为此型式缆道。但也存在省力与起重卷筒大小之间相互矛盾的问题。如果是为了省力，滑轮组上走线的根数就得多，起重卷筒就必须做大，否则将造成钢丝绳在卷筒上多层缠绕，钢丝绳容易挤擦磨伤。如果滑轮组上走线根数少，起重拉力就变大，手动操作就困难。

2.2 平衡锤省力布设型式

采用平衡锤省力布设型式可以大大减小起重拉力，手动方便，河南省早期建设的水文缆道大多采用此种型式。其基本型式如图2所示。

图2 开口式游轮缆道平衡锤省力布设示意图

此种布设型式的优缺点和滑轮组省力布设型式相反，省力但容易出现牵引索在绞车驱动轮上“打滑”，提升不了铅鱼的现象，不适应有水草和漂浮物情况测流。

3.设计改进原因

由于抢测洪水一般是在暴雨等恶劣天气下程建设有可能改善局地气候，但如果设计建设不合理，会对陆生进行，电力等设施容易出现问题而停电，而且许多水文测站地处偏远农村，电力设施保障率不高，经常出现停电现象，因此，缆道设计必须考虑手动操作。漂浮物和水草在洪水期出现是很正常的，所以起重拉力就必须足够大，当铅鱼挂到水草或漂浮物时，可以强行将铅鱼提起，这样就不会出现牵引索在绞车驱动轮上“打滑”、提升不了铅鱼的现象。滑轮组减速省力布设型式，如果滑轮组上走线根数少，起重拉力就大，手动操作就困难。我们有一测站，停电后，采用手动操作（手动状态下，没有自锁），险些出现绞把伤人事故。而平衡锤省力布设型式，当铅鱼挂到水草或漂浮物时，不能强行将铅鱼提起，造成水草和漂浮物越挂越多，最终把钢丝绳拉断，甚至把钢架拉到等现象。

4.改进设计

为克服以上问题，让缆道测验具有更强的适应性，在停电和有漂浮物情况下正常测验，我们对燕山水文站现行的滑轮组省力布设型式进行了改造，其基本型式如图3所示。在游轮下方加了平衡锤，其重量约小于铅鱼重量两倍（我们改造采用0.9×2P），在满足减速要求的情况下，滑轮组上走线根数就能适当减少。改造后的水文缆道布设型式主要有以下优点：一是工程改造代价低，只要在游轮架加设一定重量的平衡锤；二是工程运作稳定，安全可靠，牵引索有较大承受超设计荷载的能力，缆道可以承受洪水冲击，漂浮物、冰排的撞击等复杂条件考验，不会出现牵引索在绞车驱动轮上“打滑”，当铅鱼挂到水草或漂浮物时，可要建立健全与之相匹配的环境质量监督体系，对水利施工中的以强行将铅鱼提起；三是结构简单，操作灵活，由于采用了平衡锤，使铅鱼重力和平衡锤重力达到了力矩平衡，操作铅鱼升降，只需克服滑轮阻力就可以了，因此停电后一个人可以轻松手动操作。四是缆道具有自我锁定功能，即铅鱼如果接触到河底，因铅鱼重力和平衡锤重力的力矩平衡原因，游轮就会停止，可以避免绞车制动不及时，造成牵引索张力过小，牵引索在行车滑轮内掉槽现象。五是维护费用低，平衡锤采用混凝土或铁块，维护简单。