水位测井与遥测水位站建设指南

采用浮子式水位计,水位站要建测井。其设计标准,应视测站重要性而定。有堤防的遥测水位站的设计标准一般应高于堤防的设计标准;大江大河干流水位站一般可按百年一遇水位设计,支流按50年一遇设计,在冲淤变化大的河道上应考虑一定水平年后河道的冲淤幅度。

测井的具体形式应根据拟建站地点和地形特点、防护要求,可建成岛式、岸式、岛岸结合式。

1.测井

测井的设计应符合GBJ138—90 《水位观测标准》中有关规定。

(1)测井不应干扰水流的流态,测井截面积可建成圆形或椭圆形。

(2)井壁必须垂直,井底低于设计最低水位0.5～1.0m,井口应高于设计最高水位0.5～1.0m。

(3)测井井底及进水管应设防淤和清淤设施,卧式进水管可在入水口建筑沉沙池。测井及进水管应定期清除泥沙。多沙河流,测井应设在经常流水处,并在测井下部上、下游两侧开防淤对流孔。

(4)测井可用金属、钢筋混凝土、砖或其他适宜的材料建设。

(5)测井截面应能容纳浮子随水位自由升降,浮子与井壁应有5～10cm 间隙。水位滞后不宜超过1cm,测井内外含沙量差异引起的水位差不宜超过1cm,并应使测井具有一定的削弱波浪的性能。

(6)遥测站和中继站一般无人值守,为使设备安全运行,修建的站房应坚固、可靠,并有必要的防盗、防潮、防火设施,可加围栏防护。

根据国内已建测报系统的运行实践,遥测站和中继站的站房仅需满足安置通信、电源、传感器等室内设备的要求,使用面积不宜大于5m2。

水位测井的设计,结冰河流要考虑冬季的冻胀、流冰期冰块的撞击,同时也要考虑大洪水的冲刷、淘空和漂浮物的撞击,主体要坚固,基础必须在冲刷层和冻土层以下,有条件时基础应与基岩连接,水位井平台在设计过程中应尽可能与堤防护坡等水利工程相结合。

井身可建成圆形或矩形,但有效截面积一般不小于600mm×600mm,水位井筒内壁要垂直、光滑。最好用钢筋混凝土建成,为节省投资,也可根据浮子大小选用相应的工业管材,如钢管、PVC塑料管、混凝土预制管等。

进水口尺寸大小应能起到一定的水流控制作用,既保持井内水位在各种水流情况下与河水水位相同,防止井内水位的滞后作用,又能减小波浪引起的测井内水位的波动。一般进水口的截面积不应小于测井截面积的1%。对于水流条件复杂,而又要求测量精度高的测井,进水管长度、截面积以及进水管的形状与水流方向的夹角等可通过水工模型实验确定。

测井结构要牢固,防淤、防浪、抗冻。在含沙量较大的河流上建设自记水位测井,测井与进水口之间应设沉沙池,每次洪水过后最好检查一次,定期清除泥沙。

目前,国内已建的遥测站大多采用混凝土、砖砌或石砌,有的采用预制混凝土管,有的采用钢管,可谓不拘一格,多种多样。东北地区已经运行的几十个测报系统的河道遥测水位站,其土建大部采用预制混凝土预制管,根据具体情况选择。一节的高度为2m,中间加钢板腰带连接,如图2-7-3所示。预制混凝土管运输安装方便,建成后美观实用。设计施工时有如下要求。

图2-7-3　测井水泥管钢抱箍示意图

(1)水位测井底座基坑开挖到冻土层以下或基岩上。(www.xing528.com)

(2)底座挖好基坑后,找平夯实,浇筑垫层,然后浇筑底板中间加φ8mm 钢筋。

(3)底座用高标号的混凝土浇筑,并保证混凝土浇筑体高出地面至少0.5m。浇筑基础时应将水尺桩及避雷地线一同浇筑,避雷地线紧贴测井外壁。

(4)测井外爬梯用角钢焊接,爬梯长1.2m。

(5)引水横管要求插入测井中(横管管头紧贴测井内壁,不能伸入过长,以免影响浮子升降),横管中心线应在水面以下(历年汛期最低水位),且横管中心线至井底距离至少为0.5m。泥沙淤积严重的地点需设沉沙设施。

(6)引水横管进口用拦污栅网罩住,横管向下游倾斜15°角。

(7)水位井竖管确保垂直。

2.站房

站房与水位井的相对位置关系一般有:地面井口直接建房、在测井上建仪器室站房、测井各自独立设置等三种。如果水位井建于站房内,站房面积一般约为6m2。

只要条件许可,应将水位井和站房合二为一,这样可避免长距离铺设水位信号线,减少信号的干扰,降低土建费用,也便于以后的管理和维修。

测站站房还可利用原有的房屋改建,也可采用架空高架方式,应按具体情况和要求灵活处理。

站房建在水位测井上的站房面积、形式,取决于水位测井的形式及材料。如果水位测井采用钢管,为节省投资,站房可仅用于放置仪器,此时仪器室(站房)面积较小,能满足仪器设备放置的足够空间即可,人不必进入,仪器设备的安装调试,运行维护人员站在井体外面的梯子上进行。仪器室可建成圆形、方形或其他形式。如果水位井采用砖砌或预制混凝土管,其结构和上部空间具备建设站房条件,应建设一仪器室站房,既为后期的运行带来了方便,也很美观。以8m 高测井为例,仪器室用半砖沿竖井口砌筑,呈圆形,整个仪器室房的荷载施加在井身上。仪器室房顶部为钢筋混凝土盖,并将雨量计底座和天线杆浇筑到水泥盖中。仪器室壁设置进线弯头。应保证雨量计底座顶部水平,天线杆底部与避雷引下线焊接。仪器室内外抹水泥砂灰,外壁贴防冻瓷砖。仪器室门用钢板制作,内外刷防锈油及油漆,如图2-7-4所示。

图2-7-4　遥测水位井示意图

3.铁塔(或杆塔)

如天线挂高要求较低,站房顶上有足够位置并能承受塔的重量,可直接在房顶上架设一塔杆,除此之外,均应在地面建铁塔。

天线塔应建在站房的背面,两者适当靠近,既做到缩短馈线,减少馈线损耗,又不至于因距离太近,使人可以顺着天线塔爬到站房顶上,造成遥测设备破坏。

天线塔与站房间距离超过5m 时,应在两者之间架设钢丝,用于悬挂馈线。

如果测井和站房相距较远,水位信号线应加铁套管并埋入地下引入站房,铁管应接地良好,并每隔10m 或在拐弯处建造连接井。

铁塔的高度由通信设计决定。一般情况下,没有必要因一个独立的遥测水位站建设一个超过6m 以上的铁塔。铁塔太高,其造价会成倍增长,运输、安装都带来一系列问题。实在解决不了,可采用卫星通信或加中继站的办法,均比建高铁塔的成本要低。6m 高塔杆的型式一般可满足要求,其基础、避雷、塔杆杆体等土建工程的设计见本章第三节。