水文缆道垂度简易计算公式推导

水文缆道垂度简易计算公式推导水文缆道垂度简易计算公式推导张秦学谦常方方 ???祥 (黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局) 摘要,水文缆道是水文测站开展各项水文测验工作的必要设施设备,缆道垂度的大小直接影响测站汛期缆道测距、测深流和取沙等基本测验工作,本文结合经纬仪等水文测站较为常用的测量仪器,说明测量方法,利用几何学原理,推导出一套简单便的缆道垂度测量计算公式,并结合实例探讨缆道垂度的调整和控制。 ,,, 关键词水文缆道缆道垂度公式推导一概述、水文缆道是横跨河流上空、在岸上操作的索道系统，用以输送和控制仪器在该处水流...

水文缆道垂度简易计算公式推导张秦学谦常方方 ???祥 (黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局) 摘要,水文缆道是水文测站开展各项水文测验工作的必要设施设备,缆道垂度的大小直接影响测站汛期缆道测距、测深流和取沙等基本测验工作,本文结合经纬仪等水文测站较为常用的测量仪器,说明测量方法,利用几何学原理,推导出一套简单便的缆道垂度测量计算公式,并结合实例探讨缆道垂度的调整和控制。 ,,, 关键词水文缆道缆道垂度公式推导一概述、水文缆道是横跨河流上空、在岸上操作的索道系统，用以输送和控制仪器在该处水流断面上进行水文测验或泥沙水质采、样作业的水文测站专用设备。常见的过河水文缆道，按架设的地理位置，分为平地架设和山地架设两种;按架设的基础构件，分为钢支架铁塔水泥杆等、。目前，全国各江河干支流共分布有3000 余处水文站，其中大部分测站都使用水文缆道开展各项水文测验工作。每年汛前或在汛期缆道使用期间，测站人员需要经常对缆道进行检定，以检查缆道的垂度是否在设计要求范围内，从而断定缆道的安全性在缆道使用期间，垂度的大小直接影响测站缆道测距测深。、、测流和取沙等基本测验工作。所谓缆道垂度是指缆道曲线上某一点至两支点连线的垂直图 1 缆道垂度测量示意图纵距。根据水文缆道测验规范的规定，缆道的加载垂度应保《》“ 三公式推导、证在缆道跨度的 1/50~1/20范围内 ”。现本人根据多年工作经由于基线布设时，基线垂直于断面设置，并且基线的起点验，从平面几何学和立体几何学的原理推算出缆道垂度的计算公式，以方便基层水文工作者能安全使用水文缆道。恰在断面线上，所以根据平面几何学和立体几何学原理，画出二、仪器测量目前，大多水文测站在设置断面并架设缆道道垂度测量主视图(图2 )和俯视图(图 3)缆道基线长 J 和主。后，都布设有基 L 的长度可查找测站技术档案后得出。然后根据点 A、B、X 与线基线的起点设置在断面线上，并垂直于断面将测量仪器(经。。线的水平夹角和仰角，推算出缆道主索垂度fv 。纬仪)架设在基线终点G 上，如图 1。分别测量基线与左、右支架的支点 B 和主索最低点 X 的顺时针夹角(0~360)A、α、α、 ?AB ;左右支架的支点 AB 和主索最低点X 的仰角(0~90) α、、?X β、β、β。ABX 当水文测站未设置基线时，需人工丈量并设置一临时基线。根据《水文缆道测验规范》的规定“:基线长度应使断面上最远一点的仪器视线与断面的夹角 >30，特殊情况下应 >15所 ”。?? 以在设置临时基线时，应在垂直于缆道断面的平坦堤岸上，测取《河南水利与南水北调》2 0 1 1 年第 1 6 期水文水资源 HENAN 搭载一铝合金框架结构吊箱。缆道主索跨距 265m，基线设于右岸，长 100m。汛前准备期间，使用 J2 经纬仪依次测量基线与左、右支架的支点 AB 和缆道主索最低点 X 的水平顺时针夹角和、垂直仰角，各项测量数据统计如表 1 。缆道垂度计算各项参数统计表表 1 项目水平夹角() 垂直仰角() αβ 293?2955 ″′左支架 14628 A?″′ 右支架 B 主索19?3701 4?0355 ″″′′ 最低点 X 主索05729 ?″′331?1121 ″′ 图 3 缆道垂度测量俯视图 (一)点 B 至仪器 G 的水平距离 A、、X跨距(L) 基线265m 如图 3，缆道垂度测量俯视图，基线O G 垂直于 AB，根据缆长度(J) 100m 道基线长 J，点 A、B、X 与基线 OG 的顺时针夹角 α、α、α，利 ABx 用三角函数公式，在直角三角形?GOA、?GOB、?GOX 里，分根据测量数据结果，带入上述缆道垂度计算公式，即缆道垂度为: 别计算出点 A、B、X 至仪器 G 的水平距离 S、S、S。 ABX J J J fv 5.75 1 判断: = ?S= ;S= ;S= A A X L 265 46 cos cos cosαααA B x 结果表明，该缆道当前加载负荷时的垂度为5.75 m，在缆道 (二)点 A、B、X 相对于仪器 G 的垂直距离 1 1 如图 2，缆道垂度测量主视图，线段 (H)BB(H)AA’、’、 AB~ L)内，满足缆道正常运行时的负荷允许垂度范围( 軓軓 50 20(H)分别为点 B 相对于仪器 G 的垂直距离，点 BXX’A、、XA、、 X 要求，不需要做调整。X 的仰角分别为 β、β、β，利用三角函数公式，在直角三角 ABX五、结语形?GA’A、?GB’B、?GX’X 里，分别计算出H 、H、H。 ABX为方便工作，若假设主索两端点为等高时，缆道垂度fv 的 tanβ 计算公式可简化为: AH=S×tan=J× βA A A cosαA tantanββ A x tan- βv=J f× B 軓軓H=S×tan=J× βcosαcosα B B B A x cosαB 实际应用时，可根据上述公式，结合E XCEL 软件，方便快 tanβ XH=S×tanβ=J× 捷地计算数据，得出结果。但需注意在使用 EXCEL 内部三角函 X X X cosαX 数公式时，角度单位需要换算成弧度，公式为“RADIANS(角 (三)垂度计算度)”，例如“RADIANS(12.46)”即为 12?2736″对应的弧度 ′ 值缆道主索垂度 fv，可以用左右支架顶点A 、B 相对于仪器 G 。的平均垂直距离 H，减去主索最低点X 点相对于仪器 G 的垂直若测站使用全站仪测量，则需首先对全站仪进行检验校准，距离 H计算得出即。 X 随后使用全站仪直接测定缆道主索最低点高程，最后利用两岸左右支架顶点相对于仪器的平均垂直距离:支架顶点高程的平均值减去主索最低点高程，即为缆道垂度。 tanβtanβtanβ 1 J J 軓A A B 在实际测量中，还需考虑到外界天气气候条件对测量误差 H= (H +H )= ()= (+ )×A B 2 2 cos 2 cos cos αααA A B 产生的影响，应选择合适的天气(阴天无风等)，以提高观测结、缆道主索垂度:果的精度。在实际工作中，缆道垂度是否进行调整要根据缆道运 tantantanβββ行状况，比如爬坡阻力绞车荷载等，只要不影响缆道运行安全、 1 A B X×(+ )- fv=H- H=J × 軓X軓 2 cosαcos cosαα和正常测验，一般可不进行垂度调整。 A B X 收稿日期:2011- 0628- 其中:fv 为缆道垂度;J 为基线长度，单位m ;α、α、α分 ABX 别为基线与左、右支架的支点 A、B 和主索最低点 X 的水平顺时针夹角(0?~360?);β、β、β分别为仪器到左、右支架的支 ABX 点 A、B 和主索最低点 X 的垂直仰角(0~90)。 ?? 为保证水文缆道能安全正常运行，必须保证缆道加载负荷 1 1~ L(L 为缆道主索跨距，单位m )之间，时的垂度 fv 在軓軓 50 20 否则需对缆道主索进行调整，确保缆道运行的安全性。四实例、

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