水文缆道测验规范.docx
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水文缆道测验规范
ICS07.060
A44SL
中华人民共和国水利行业标准
SL443--2009
替代sD121—84
水文缆道测验规范
Specificationforhydrometriccablewaysurveying
2009—03—02发布2009—06—02实施
中华人民共和国水利部发布
中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告
2009年第5号
中华人民共和国水利部批准《水文缆道测验规范》(SI.
4432009)和《水利信息网运行管理规程》(SI,4442009)两
项标准为水利行业标准,现予以公布。
序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施【i期水文缆道测验
1SI。
4432009Sr)l2l842009.03.0220090602
规范
水利信息丽运
2S1.14t2009200903.022009.06.02
行管理规程
前言
根据水利部水利行业标准编制计划,按照《水利技术标准编写规定》(SLl2002)的要求,修订《水文缆道测验规范》(SD121—84)。
本标准共7章26节144条和4个附录,主要技术内容有:
——缆道建设与使用;
——缆道的组成;
——缆道流量与泥沙测验;
——缆道系统防雷;
——缆道养护与维修。
本次修订的主要内容有:
——增加了术语;
——增加了缆道建设的基本内容;
一增加了自动测控系统内容;
——增加了缆道防雷系统内容。
本标准替代标准的历次版本为:
——SD】2】84
本标准批准部门:
中华人民共和国水利部本标准主持机构:
水利部水文局本标准解释单位:
水利部长江水利委员会水文局本标准主编单位:
水利部长江水利委员会水文局本标准参编单位:
水利部黄河水利委员会水文局
河南省水文水资源勘测局贵州省水文水资源局山东省水文水资源局陕西省水文水资源勘测局
南京戴维科技有限公司本标准出版、发行单位:
中国水利水电出版社本标准主要起草人:
陈松生赵蜀汉肖中陈守荣
朱新明戴建国荣新武郑宝旺
郭金巨丁吉龙师奎田岳明本标准审查会议技术负责人:
朱晓原本标准体例格式审查人:
窦以松
目次
总则1
i缆道建设与使用··4
术语2
31缆道建设’’4
32缆道使用-·’’。
7
4缆道组成8
1.1类型及结构掣式’‘8
4.2索,塔架(柱)腱锚系统12
l3绞午驰动系统··-15
44凋速控制系统16
45自动测控系统17
4R缆道房--22
1.7防甫系统’’’22rJ缆道测流--26测验仪器26
2测验仪器操f{=26
3测流信号装置27
t测甜,r·29
5测深--30
j.6垂线测点化置的确定34
57测谜方法---35
缆道测沙··37
61悬移质泥沙测验仪器37
62测验仪器操作37
63测沙信号装置·38
6l悬移履输沙;鞋测验·38
6.5悬移质泥沙颗粒测验41
6.6推移质测验·41
7养护与维修--··42
7.1缆道设施·42
7.2驱动设备-44
7.3仪器仪表·45
7.4防雷装置及设施45附录A缆道技术档案-47附录B偏角改正表·62附录C比测用表····81附录D测验用表·84标准用词说明--··88条文说明·89
l总则
1.0.1为统一全国水文缆道测验的技术要求,适应水文缆道技术发展,保证缆道测验安全和测验成果质量,制定本规范。
1.0.2本规范适用于水文测站水文缆道的建设、测验和维护管理。
1.o.3水文缆道建设应按查勘、设计、施工、调试率定、验收投产等步骤进行。
1.O.4本规范引用的主要标准:
《建筑物防雷设计规范》(GB5005794)
《水文基本术语和符号标准》(GB/T5009598)
《河流悬移质泥沙测验规范》(GB5015992)
《河流流量测验规范》(GB5017993)
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB503432004)
《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL2762002)
《声学多普勒流量测验规范》(SL3372006)
《水文测船测验规范》(SI,3382006)
1.0.5水文缆道测验除应符合本规范外,尚应符合现行有关标准的规定。
2术语
2.0.1水文缆道hydrometriccab'teway
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)和垂线测点位置.进行测验作业而架设的跨河的索道系统。
2.0.2测验平台measuringplat[orm
悬吊在水文缆道下面,在工作索牵引或(吊船)在水流冲力作用下.可沿测验断面作水平或铅直移动,用以悬挂测量仪器或携带测验人员进行测验的载体。
2.0.3铅鱼缆道elliptictypeweightcableway
以铅鱼为测验平台的水文缆道。
铅鱼用柔性悬索铅直悬吊在跨河索(主索)的下面,测量仪器安装在铅鱼上.测验人员在岸上控制铅鱼的水甲-或垂直运行并进行测量作业。
2.0.4吊船缆道cablewayforanchoringboat
以水文测船为测验平台的水文缆道。
测船用柔性悬索牵引在水文缆道下游的水面上,测量仪器安装在测船上,测验人员在船上进行测量作韭。
2.0.5吊箱缆道boxhangingcableway
以吊箱为测验平台的水文缆道。
吊箱用柔性悬索铅直悬吊在水文缆道的下面,测量仪器安装在吊箱上,测验人员在吊箱或岸上控制其水平或垂直运行并进行测量作业。
2.0.6悬杆缆道suspendedrodcableway
用刚性悬杆悬吊测量仪器设备的水文缆道。
2.0.7浮标缆道floatcahleway
以跨河循环索为载体,通过投放设备将浮标运送到测验断面内任一指定起点距位置投放的水文缆道。
2
2.0.8主索maincable
水文缆道系统中承载负荷,仪器与行车都沿此索移动的钢索。
2.0.9副索sub—cable
在主索上游并与其平行,承载仪器位置校正设备的钢索。
2.0.10循环索loopcable
水文缆道系统中由岸上绞车控制,将仪器与行车沿断面水平和铅直方向移动及定位的活动钢索。
2.0.11起重索suspensioncable
用来悬吊铅鱼和采样器等测验仪器,并能沿铅直方向定位的
活动钢索。
2.0.12拉偏索pullslantingcable
用悬索悬吊铅鱼或测深锤测深时,为减小或消除因水流作用使悬索对垂线偏斜而设置的牵引钢索。
2.0.13干绳改正airlinecorrection
用悬索悬吊铅鱼或测深锤测深时.对水面以上悬索偏斜影响所作的改正,即悬索支点到水面的垂直距离与该部分实测悬索长度的差值。
2.0.14湿绳改正wetlinecorrection
用悬索悬吊铅鱼或测深锤测深时,对水面以下悬索偏斜影响所作的改正,即从水面到测点的垂直距离与该部分实测悬索长度的差值。
3
3缆道建设与使用
3.1缆道建设
3.1.1在测验河段流速较大,河宽小于500m,且下游有险滩、桥梁、水工建筑物等的测站实施流量、泥沙测验,宜建设水文缆道。
3.1.2缆道建设查勘应包括下列内容:
1收集有关水文、气象、地质、地形、地震等情况的资料。
2选定缆道断面位置,确定缆道型式与跨度。
3选定缆道房位置及缆索布设方式。
4缆道塔架(柱)根据型式可分为塔、柱或山锚等,缆道塔架(柱)根据材料可分为钢塔、钢筋混凝土塔,柱分有拉线、无拉线支柱,测站可根据具体情况选择塔架(柱)的型式和材料。
3.1.3缆道设计标准与有关技术参数宜符合下列要求:
l防洪标准:
1)大河重要控制站:
100年一遇,或不低于近50年以来发生的最大洪水;大河一般控制站:
50~100年一遇,或不低于近30年以来发生的最大洪水;区域代表站或小河站:
30~50年一遇。
2)测验河段有堤防的测站,缆道房地面不宜低于堤顶或防洪标准水位1.om。
2测洪标准:
1)大河重要控制站建设的铅鱼或吊船缆道,应按实测50~lOO年一遇洪水的标准,或不低于当地和下游保护区防洪标准进行设计;吊船缆道的设计流速不宜超过5.OOm/s。
2)大河一般控制站建设的铅鱼、悬杆或吊船缆道,应按实测高于30年一遇洪水的标准,或不低于当地和下游保护区防洪标准进行设计;吊船缆道的设计流速不宜
4
超过5.00m/s。
3)区域代表站或小河站建设的铅鱼、悬杆或吊船缆道,宜按实测20~30年一遇洪水的标准进行设计。
4)采用悬杆悬挂流速仪、测深杆测深的吊箱缆道的设计
流速不宜超过4.00m/s,设计水深不宜超过5.0m。
5)浮标缆道应按高于铅鱼缆道或实测超标洪水的设计标准进行设计。
3缆道主索的加载垂度按式(3.1.3)确定:
f,一(1/50~1/30)L(3.1.3)
式中^——加载垂度,m;L——跨度,m。
4设计荷载及荷载组合:
对主要构件承受的荷载及组合,应在科学分析的基础上,选择其中最大的2~3种不利因素进行组合。
5主要构件安全系数(K)应符合下列要求:
1)承载索(主索、副索):
铅鱼(悬杆)缆道不应小于
2.5;吊船缆道、吊箱缆道不应小于3.0。
2)工作索(循环索、起重索、拉偏索):
浮标缆道不应小于2.0;铅鱼(悬杆)缆道、吊船缆道不应小于2.5;吊箱缆道不应小于3.0。
3)缆道塔架(柱)基础、锚碇:
浮标缆道不应小于2.5;铅鱼(悬杆)缆道、吊船缆道不应小于3.0;吊箱缆遭不应小于3.5。
钢筋混凝土结构塔架(柱)应按构件破坏时的应力计算;钢结构塔架等应按材料允许应力计算。
4)拉线:
不应小于3.0。
3.1.4缆道测控系统设计宜采用具有无级变频调速控制,自动测距、测深、测速、流量计算等合成功能的系统。
3.1.5为确保缆道操作与运行安全,测站应根据需要配备下列
装置:
5
l水平、垂直运行系统的制动装置。
2极高、极远、极近的标志或限位保护装置,限位保护装置应独立于正常操作系统。
3在通航河流进行测验时,应按航道部门的规定设置明显
的测量标志。
4夜间测验时的照明装置。
3.1.6缆道设计与建设应严格审批程序。
设计成果审批程序,由流域机构、省(自治区、直辖市)水文部门规定。
3.1.7施工组织与管理应符合F列要求:
1缆道建设应严格按照国家基本建设程序进行组织、管理
和施丁。
2在施工过程中,应按照设计图施工,确保施工质量。
未经审批单位同意,不得变更设计或降低设计标准。
3工程竣工后.应编制竣工报告,绘制竣工图纸。
3.1.8缆道建成投产前,上级主管部门应组织缆道使用单位和施工单位进行综合调试和鉴定工作。
工作内容应包括:
1检验缆道运行的可靠性和安全性。
2检验缆道测验的稳定性和准确性。
3确定缆道测验运行参数。
4对操作人员进行缆道操作、维护技术等培训。
3.1.9验收投产应符合下列要求:
1流域机构、省(自治区、直辖市)水文部门应组织专业技术人员,根据设计与施工项目、图纸、技术要求、工程质量等,逐项进行检查验收,并填写工程验收单;未达到设计标准者,应采取措施进行整改。
2缆道建成后.应通过调试率定、验收,满足下列要求后,报流域机构、省(自治区、直辖市)水文部门批准方可投产,测验成果才能作为正式记录。
要求包括:
1)缆道设施牢固.构件在受载变形稳定后无异变情况。
2)缆道设备运转正常.操作安全可靠。
6
3)信号传输可靠,声音清晰,计数准确。
4)起点距、水深、流速及流量测验成果精度符合规范规定。
3.2缆道使用
3.2.1缆道投产前应进行起点距、水深率定和比测;每次率定、比测不宜少于30点,并均匀分布在全断面;缆道测验仪器应一并进行校测。
3.2.2缆道投产后的率定、比测,应符合下列要求:
l每年应在汛前进行1次,每次率定、比测不宜少丁10点,并均匀分布在全断面。
2当主索垂度调整,更换铅鱼(吊箱)、循环索、起重索、传感轮及改变信号装置时,应及时重新率定、比测。
3.2.3经比测,缆道各项测验精度应符合下列要求:
l起点距:
垂线定位误差不大于河宽的0.5%.绝对误差不超过】.0m,累汁误差不大于水面宽的1%。
2水深:
两次测得的水深差值不超过最小水深值的5%。
3.2.4缆道测验操作规程与管理制度应符合下列要求:
1缆道操作规程应包括:
1)操作步骤、方法及对操作人员的要求。
2)操作安全制度。
2管理制度应包括:
1)缆道操作人员岗位责任制度。
2)设备维修养护制度。
3)培训、技术考核制度。
3.2.5缆道站应建立缆道技术档案.主要应包括下列内容:
1填制水文缆道考证簿(见附录A).作为澳0站考证表的组
成部分。
2设计书、设计图纸或竣工图纸。
3竣工报告或施工总结、工程验收单。
4各项比测率定成果、试验资料等。
7
4缆道组成
4.1类型及结构型式
4.1.1缆道根据悬吊测验平台类型的不同可分为铅鱼缆道、吊船缆道、吊箱缆道、悬杆缆道、浮标缆道等;按跨数的多少可分为单跨缆道和多跨缆道。
4.1.2缆道类型应根据测站地形、自然环境、断面状况、水位
变幅、流速大小以及测流、取沙方式等确定。
4.1.3铅鱼缆道宜由承载索(主索)、工作索(循环索、起重索、拉偏索)、塔架(柱)、拉线、锚碇、滑轮、运载行车、测验平台、驱动绞车、运行控制设备、信号传输系统、缆道房和防雷系统等组成(见图4.1.3)。
图4.1.3铅鱼缆遒布设示意图
主索;2一塔架(柱);3一拉线;4一锚碇;5一缆道房
6运载行车;7导向滑轮;8一游轮;9一平衡锤;
10~工作索(循环索、起重索等);11垂直绞车}
12水平绞车;13锚杆;14测验平台
8
4.1.4铅鱼缆道布设应符合下列要求:
1铅鱼缆道按循环索绕线方式分为开口游轮(见图4.1.4—
1)和闭El游轮(见图4.1.4—2)两种。
断面水深变幅较大的测
图4.1.4一l开口式游轮缆道基本型式示意图
主索;2运载行车;3循环索;4一起重索;5一游轮
6水平绞车;7垂直绞车;8测验平台最
:
千
8
图4.1.4—2闭口式游轮缆遒基本型式示意图
1主索;2运载行车;3循环索;4一起重索;5一游轮
6~水平绞车;7垂直绞车;8测验平台
站宜采用开口式缆道;断面水深变幅较小且两岸地势较高的测站宜采用闭口式缆道。
开口或闭口式缆道,可采用平衡锤和滑轮组省力减速系统。
2铅鱼缆道分拉偏和不拉偏两种形式,采用何种形式应根据测流断面流速大小及悬吊铅鱼设计重量选定。
3铅鱼缆道跨度不宜大于500m。
4.1.5不拉偏条件下的铅鱼重量确定应符合下列要求:
l窄深河道(深宽比大于1/100):
G≥5q’j,(4.1.5—1)
2宽浅河道(深宽tL/J,于1/200~1/100)G≥(6~9)q7L
式中G——铅鱼重量,kg;
q’——工作索单位长度重量,kg/m;
,,——跨度,m。
3铅鱼重量的选择应保证设计洪水时最大偏角不大于35。
。
4.1.6拉偏缆道的布设应符合下列要求:
1缆道主索和拉偏索缆道副索的安装间距应在最大水深h。
的I.3~1.8倍之间。
2拉偏条件下的铅鱼重量按式(4.1.61)计算:
(;=(2.58q。
+0.5q6)h。
(4.1.6一1)
其中q。
一÷K。
阿。
v:
H6一2
q。
一寺K。
pd。
V:
“6一3
以上式中G——铅鱼重量,kg;q。
——悬索上单位长度的水流冲(阻)力,kgf/m;吼——拉偏索上单位长度的水流冲(阻)力,kgf/mK。
——悬索阻水体型系数,取0.8;K。
—拉偏索阻水体型系数,取0.4;
10
d。
——悬索直径,m;d。
——拉偏索直径,m;V。
——垂线平均流速,m/s;
h,——最大水深,m;
r水的密度(清水的密度,取1.o),kg/m3。
3拉偏缆道跨河副索在架设时不应影响通航。
4.I.7吊船缆道布设应符合下列要求:
1设计方案应结合吊船的吨位大小、船形、吃水线深度、流速大小、水位变幅等情况综合分析确定。
2测船应准确定位于垂线位置,在缆道架设时应同步架设断面垂线位置标志牌。
3测船在实施水文测验时,应根据航道管理要求悬挂锚球或相应标志,明示测船在河道中的航行状态。
4.1.8吊箱缆道按循环绕线方式可分开口游轮和闭口游轮两种,吊箱缆道布设应符合下列要求:
l宜采用双游轮、可调节拉偏形式。
2其跨度不宜大于300m,吊箱宜采用四角悬吊。
4.1.9悬杆缆道的布设应符合下列要求:
l悬杆缆道适用于跨度不大于200m,漂浮物较少的测站。
2悬杆宜采用强度较高的流线型管材。
3悬杆应有足够的重量,可根据需要在下端悬吊重锤。
4.1.10多跨缆道适用于测验断面有分岔、多槽,断面中间有架设条件的测站.其市设应符合下列要求:
l循环索应按水平方向“平面线圈”走线,使循环索循环于中间塔架(柱1的上、下游两侧。
2行车塔架(柱)悬臂长度应确保循环索在水平运行和垂直运行中不发生摩擦。
3行车水平运行滑轮在通过中间塔架(柱)的索鞍时不发生跳槽掉架。
4其他设计可参照单跨缆道要求。
11
4.2索、塔架(柱)及锚系统
4.2.1缆道主索布设应符合下列要求:
1应根据测站地形,在可能的条件下缩小跨度,确保缆道安全和河道船舶通航。
2其主跨两端点宜在同一水平线上,受条件限制不能等高时,两端点连线与水平线的夹角不宜大于3。
。
3主索的设计拉力(主索所承载的垂直集中荷载位于跨中间)应满足式(4.2.11)、式(4.2.1—2)的要求:
H一(警十半)/^(4.2.1—1)
KH≤L(4.2.1—2)
上二式中H——主索的设计拉力,kgfq——主索单位长度自重,kg/m;P。
——主索所承载的垂直集中荷载(含铅鱼、行车、
仪器等重量),kgf;
L——缆道跨度(多跨缆道按最大的主槽一跨计
算),m;
^——主索加载垂度,m;丁,——主索破断拉力,kgf;
K~安全系数。
4.2.2工作索布设与设计应符合下列要求:
1工作索包括循环索、起重索、拉偏索,其拉力应满足式
(4.2.2)的要求:
KT:
≤T。
(4.2.2)
式中T,——循环索的设计拉力,kgI}L,——循环索的破断拉力.kgf。
2工作索在平面和立面上应分开设置,在运行中不得产生相互摩擦。
】2
3工作索的布设宜减少导向滑轮使用个数和钢丝绳的使用长度。
因受地形地物限制造成绞车与塔架(柱)之间跨度过大时,应安装滑轮支索架,以减小工作索垂度。
4塔架(柱)之间跨度过大时,宜安装循环索减少垂度
装置。
4.2.3塔架(柱)布设与设计应符合下列要求:
1塔架(柱)架设高度:
1)通航河流塔架(柱)的设计高度≥通航河流塔架(柱)的设计高程一塔架(柱)基础高程。
其中,通航河流塔架(柱)的设计高度≥最高的通航水位+船桅高度
+安全超高(2.5m)+行车悬吊点至吊载仪器底部高度(2.5m)+加载垂度,。
(m)。
2)非通航河流塔架(柱)的设计高度≥非通航河流塔架(柱)的设计高程一塔架(柱)基础高程。
其中,非通航河流塔架(柱)的设计高度≥设计测洪水位+安全超高(2.5m)+行车悬吊点至吊载仪器底部高度(2.5m)+加载垂度凡(m)。
3)塔架(柱)的设计高度除应满足1)或2)外,还应满足游轮、平衡锤在塔架(柱)上下移动高度的要求。
2塔架(柱)可采用钢结构或钢筋混凝土构件组成。
其中钢结构应采用“容许应力”法设计,“钢筋混凝土”构件应采用“破损阶段”法设计。
4.2.4塔架(柱)基础和锚碇布设与设计应符合下列要求:
l塔架(柱)基础应根据测站所处位置的地质条件、塔架(柱)材料构件、缆道承载力分布等因素确定基础方案和尺寸的设计。
2缆道锚碇分钢筋混凝土桩锚和块锚两种.设计时应进行
稳定与强度验算。
3钢筋混凝土桩锚的稳定性按岩石抗剪强度按式(4.2.4—
1)验算:
13
娄生≤R,(4.2.4‘
2,h、、
式中K安全系数,基础岩石坚硬时K取2.0,基础硬度一
般取K为3.0~4.0;
L,一桩锚锚杆边缘距边坡最短距离,In;
h。
桩锚埋深,m;
R’岩石抗剪强度,N/ram2。
4钢筋混凝土板锚稳定验算:
1)当锚杆入地角p<45。
,水平方向拉力最大时,应采用立式板锚。
其稳定性按式(4.2.4—2)、式(4.2.4
3)验算:
水平稳定性:
H,≤E。
E,(4.2.,l2)
垂真稳定性:
V,≤G。
+(2E1+H,),(4.2.,l3)
上_二式中H,板锚水平方向拉力(H,取KTcosfl),kgf;
丘——锚块前方被动土压力,kgf;E锚块后方主动土压力,kgf;V,——板锚垂直方向拉力(VJ取K1’sin{j,T为锚杆
设训拉力,kgf),kgf;
G。
——锚块自重,kg;
r土壤与混凝土的摩擦系数。
2)当锚杆人地角口>4j。
,垂直方向拉力最大时.应采用平式板锚,其稳定性按式(4.2.4—4)验算:
V,≤G。
+G^
式中G。
——板锚上方土锥体重,kg。
5混凝土方块锚采用非配筋混凝土,可在混凝上中加入
40%的大块(卵)石浇筑;其尺寸比例按式(4.2.45)确定:
n:
hd:
b一4:
3:
2(4.2.45)
式中“一一混凝上方块锚长度,m;
14
ha——混凝土方块锚高度,m;
6——混凝土方块锚方宽度,m。
6锚杆直径的设计按式(4.2.4—6)计算。
当考虑腐蚀时实际采用直径应比计算值大15%~20%。
“√蕊|厂砜7
式中d——锚杆直径,mm;
T——锚杆设计拉力.N;[朝n——钢材允许拉应力,N/ram2。
4.2.5拉线宜选用弹性模量较高的钢绞线。
4.3绞车驱动系统
4.3.1缆道绞车的驱动方式可分为电动、人力两种。
4.3.2用电无保证的测站可配置柴油发电机组供电,发电机输出功率应大于电动机功率的2~3倍。
4.3.3电动机的功率应根据荷载及运行速度按式(4.3.3)计算。
选用功率取计算功率的1.3倍。
p、,
N一碗等赢‘4·3·3)
式中N——功率,kw;V——行车水平及垂直运行速度.水平运行速度取30~
60m/min,垂直运行速度取10~30m/rain;
P——荷载,N;循回绞车按最大爬坡时拉力紧边与松边拉力差计算;起重绞车按悬吊铅鱼重量及平衡锤绕线方式确定;
,总效率系数.按照传递方式查有关机械设计手册。
4.3.4缆道绞车的结构应符
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