轨道式水文测验栈桥

摘要

本实用新型公开了一种轨道式水文测验栈桥，包括：钢桁架，横跨在河道上方，具有位于顶部的行走通道，所述钢桁架的下游侧设置有外置的横向轨道；上游支架，在钢桁架的上游侧间隔设置有多个，用于安装空中测验设备；测验行车，与所述横向轨道滑动连接，用于安装入水测验设备。本实用新型结构简单，使用方便，维护成本低，适用于河宽150m以内的测验河段，通过巧妙的设计将水位、流量、泥沙、水质等设备完美将水文栈桥作为载体，实现全自动实时在线监测，在满足各水文要素正常测验的前提下，解放测站人员，保证人员及仪器设备安全性和资料稳定性，提升测验自动化程度和测验精度，大大降低建设投资。

说明书

技术领域

本实用新型涉及水文测验技术领域，尤其是涉及一种轨道式水文测验栈桥。

背景技术

水文，指自然界中水的变化、运动等的各种现象。水文现在一般指研究自然界水的时空分布、变化规律的一门学科。随着国民经济和社会的发展，我国逐渐形成包括水位、流量、雨量、水质、地下水、蒸发、泥沙等项目齐全、布局比较合理的水文站网。水文仪器设备收集的水文资料具有完整性、可靠性，在水文监测中起到了重要作用，随着我国科研及生产方面的不断进步，水文仪器设备也得到了很大的突破，逐步向高度自动化方面发展。例如，雷达式自记水位计、雷达表面测流系统、在线测沙仪和电子水温记录仪等先进的水文仪器设备在水文测验方面已经获得广泛应用。然而，目前仍需要测验人员站在栈桥上手持相关设备进行测流或取沙，存在如下缺点：

1、自动化程度较低。测验人员站在水文栈桥上，手持测深杆、流速仪、采样器等进行监测，不仅需要付出大量时间，还对测验的时效性有很大影响。对于较宽的河道尤其明显，会造成测验数据的延迟。

2、测验精度不高。传统栈桥测流方式是在水文栈桥上，人工拉着流速仪逐个测流垂线进行测验，但是很多河流具有陡涨陡落的瞬时性，经常遇到测了一半洪峰已过，对测验精度造成很大影响。同样地，在栈桥上取沙测沙也会遇到类似问题。

3、缺乏整合性，且投资比较大。大量相关监测项目的水文设施布置在测验断面，不仅建设投资比较大，而且由于比较分散，给后期进行管理运维带来了困难。尤其对于不宽的河道，这种影响尤其明显。

4、测验人员及设备安全性难以保证。河道行洪时流速较大，经常会伴随着漂浮物，测验设备及测验人员的安全均难以保证。且由于传统测验设施设备相对分散，且部分测验设备安装在高耸测验设施上，测验人员需攀爬进行维护，安全系数较低。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种结构稳固、功能全面、测验精度较高的轨道式水文测验栈桥，具体可采取如下技术方案：

本实用新型所述的轨道式水文测验栈桥，包括

钢桁架，横跨在河道上方，具有位于顶部的行走通道，所述钢桁架的下游侧设置有外置的横向轨道；

上游支架，在钢桁架的上游侧间隔设置有多个，用于安装空中测验设备；

测验行车，与所述横向轨道滑动连接，用于安装入水测验设备。

所述钢桁架为设置在两岸边墩上的钢管桁架或者型钢桁架，钢桁架的顶部铺设钢板并设置喷塑胶层作为所述行走通道，且钢桁架的两侧设置有防护栏杆。其结构稳定，方便工作人员行走，且安全可靠。

所述上游支架包括设置在钢桁架上游侧的立柱，所述立柱的顶部设置有通过抱箍连接的回转悬臂，所述回转悬臂的末端设置有所述空中测验设备。回转悬臂可以方便地进行旋转，具有位于水面上的工作位和位于桥面上的检修位，不仅可以良好地进行测验，而且后期维修较为方便，无需攀爬维护，安全系数较高。

所述上游支架还包括设置在立柱顶部的避雷针，所述避雷针与设置在所述边墩背河侧的防雷接地结构导电连接。上述避雷设施能够有效地防雷，保障人员和设备的安全。

所述空中测验设备为雷达水位计探头或雷达测流探头。可根据实际测验项目进行选择。

所述钢桁架上设置有多个向下游侧延伸的悬置梁，所述悬置梁的末端连接有横向设置的工字钢构成所述横向轨道，所述工字钢的上翼缘板和腹板连接处设置有接触式供电带。上述悬置的横向轨道可以提供良好的检测位置，提高检测准确性；同时，在横向轨道上安装接触式供电带，能够较好地解决行走式设备的供电问题。

所述测验行车包括车体，所述车体上设置有与横向轨道滑动连接的行走轮，车体上设置有用于连接所述水测验设备的绕卷器，车体上还设置有与所述接触式供电带相接触的取电轮，所述取电轮的电源输出端与所述行走轮的驱动机构、所述绕卷器的驱动机构分别电连接。通过与控制中心的通讯，测验行车可以准确地运行至指定测验位置，并根据水位将水测验设备下沉至合适的高度，既能够保证测验数据的准确性，同时还能够有效避免测验设备受损毁坏。

所述水测验设备为测沙仪、流速仪、水温仪或水质仪。可根据实际测验项目进行选择。

优选地，所述钢桁架上设置有用于向空中测验设备和接触式供电带供电的太阳能供电设备，所述空中测验设备和水测验设备均通过信息传输装置向水温监测站发送测验数据。

本实用新型提供的轨道式水文测验栈桥，结构简单，使用方便，维护成本低，适用于河宽150m以内的测验河段，通过巧妙的设计将水位、流量、泥沙、水质等设备完美将水文栈桥作为载体，实现全自动实时在线监测，在满足各水文要素正常测验的前提下，解放测站人员，保证人员及仪器设备安全性和资料稳定性，提升测验自动化程度和测验精度，大大降低建设投资。

与现有技术相比，本实用新型的优点具体如下：

1）使测验栈桥具有多功能性。充分考虑流量、泥沙、水位、水质等水文监测项目基本测验要求的前提下，将流速仪测流系统、在线测沙仪、雷达式自记水位计、水质在线监测仪、电子水温记录仪、雷达表面测流系统等整合安装在测验栈桥上，大大减少了测验断面水文设施的建设，降低了投资成本和测验断面行洪风险。

2）提高了自动化测验程度。栈桥上设计有外置的横向轨道，可使流速仪和在线测沙仪等设备在轨道自动行走，从而实现河道各测流垂线上流量、泥沙等参数自动采集，采用整合方式使各水文仪器间互相配合，流量、泥沙仪器根据水位变化通过轨道进行自动测验，自动化程度高，从而实现自动在线监测。

3）提高了测验精度。栈桥桥身及横向轨道均采用钢结构设计，可有效保证水文测验仪器安装位置高程的稳定，同时测验轨道上安装限位装置，可实现多垂线同时测验，有效保证测验仪器可准确停留在各测验垂线上。能够减少测验耗时，提高测验垂线密度，从而提高测验精度。

4）提供安全可靠的工作环境。代替了传统人工涉水测验不安全因素，测验人员可在栈桥上进行日常运行维护，同时，能够保障仪器设备的安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图3是图2中测验行车的放大图。

图4是图3的左视图。

图5是本实施例中的电控原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1-5所示，本实用新型所述的轨道式水文测验栈桥，包括横跨在河道上方的钢桁架1，其端部安装在两岸边墩2上。从经济和受力角度考虑，钢桁架1采用钢管桁架或者型钢桁架，具有良好的受力传力性能；钢桁架1的腹腔内还可以安置供电装置和信息传输装置，避免风吹雨打，不仅能够节约投资和减少工期，还方便了相关水文仪器设备的安装。上述信息传输装置用于水文监测站和水文仪器设备、及动力设备之间的信号处理和信号传输（如不当，请修改）。钢桁架1顶部为行走通道，具体地，在钢桁架1的上弦杆面层铺设花纹钢板3，并在花纹钢板3表面喷塑胶层，解决了长期测验人员行走对桥面钢板面漆损坏生锈问题，保证了栈桥的耐久性，同时提升了桥面的美观程度。进一步地，钢桁架1的两侧还安装有钢管结构的防护栏杆4，不仅能够对测验人员起到安全防护作用，而且极大地方便了太阳能板M的安装，有利于吸收太阳能转化成电能，满足测验设备和信息传输装置的用电需求，从而达到节能和绿色环保的目的。

钢桁架1的上游侧间隔设置有多个上游支架5，上游支架5的结构相同，用于安装空中测验设备6。上游支架5由立柱51和回转悬臂52构成，其中，立柱51为固定在钢桁架1上游侧的镀锌与圆形镀锌钢管，其高于桥面1.5m，顶部设置一避雷针53，用于防止雷击对设备的影响。回转悬臂52采用镀锌钢管，通过抱箍与立柱51相连，向河流上游侧挑出长度1.5m左右，并在末端安装雷达水位计探头或雷达测流探头（即空中测验设备6），用于实时监测水位变化或高洪流量。此时，空中测验设备6处于工作位，当需要检修时，可松动抱箍螺栓，将回转悬臂52转至桥面上方的检修位，对探头进行维修。上述安装结构不仅可以方便测验，而且对后期维修较为友好，工作人员无需攀爬至桥外侧作业，安全系数较高。

上述避雷针53与位于边墩2背河侧的防雷接地结构54导电连接。两岸边墩2采用钢筋混凝土结构，根据地质情况可采用独立基础或桩基础形式，基础顶面设置橡胶支座，减小水文栈桥桥身震动。左右岸边墩2背河侧均要设置防雷接地结构54，其采用2.5m长的镀锌钢管，按照5m间距垂直打入地下，各镀锌钢管有镀锌扁铁连接，形成防雷地网，扁铁端部通过圆钢与钢桁架2连接，要求接地电阻不得大于4Ω。上述结构可有效地防雷，保障人员和设备的安全。

钢桁架1的下弦杆上设置有多个矩形钢管作为悬置梁7，悬置梁7向下游侧外挑1m，其下部焊接有横向设置的工字钢作为横向轨道8，工字钢的上翼缘板和腹板连接处安装有接触式供电带81，用于对与其相连的测验行车9进行供电。上述悬置的横向轨道8可以提供良好的检测位置，提高检测准确性；同时，在横向轨道8上安装的接触式供电带，能够较好地解决行走式设备的供电问题。

上述测验行车9用于安装入水测验设备10，如测沙仪、流速仪、水温仪或水质仪等。测验行车9包括车体91，车体91顶部安装有四个与横向轨道8滑动连接的行走轮92，以及与接触式供电带81相接触的取电轮93，车体上还安装有绕卷器94，绕卷器94的钢丝绳连接水测验设备10，可通过调节钢丝绳的长度，实现对不同水深时流速、泥沙等的测验。具体地，车体91运行时，取电轮93与接触式供电带81相接触取电，并通过电连接线路将电能传输给行走轮92的第一电机和绕卷器94的第二电机（即向驱动机构供电）；同时，信息传输装置中的远程终端单元能够发出指令控制第一电机和第二电机的工作状态，从而使车体91能够运行到合适的测验位置，使入水测验设备10能够在最短时间内下落合适高度进行入水测验；测验完毕后，远程终端单元收集水文数据并发送至水文测站接收终端，同时，第一电机和第二电机接受指令使入水测验设备10回到初始位置，完成自动测验。上述测验行车9可多个同时运行测验，从而减少测验耗时，提高测验精度。

为了保证水文栈桥能够监测各个量级水位的流量泥沙，本实用新型将测验行车9、雷达测流探头、雷达水位计和测沙仪等完美结合起来，可通过一个水位数据，为各个变幅的水位提供相应测验方式，一方面减少了更多测验仪器的投入，另一方面保证了测流精度。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。