静力水准监测系统在牛路岭大坝的应用

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符策飞:静力水准监测系统在牛路岭大坝的应用 

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静力水准监测系统在牛路岭大坝的应用 
符策飞 
(海南省牛路岭水电站,海南琼海571400) 

摘要:本文介绍了牛路岭大坝静力水准自动化监测系统的工作原理、组成、运行情况及监测资料分析。 
关键词:牛路岭大坝;静力水准自动化监测;资料分析 
Title:Application of the static level monitoring system at Niululing dam//by FU Ce_&i//Niululing hydropower station 
Abstract: rhis paper introduced the working principle.components.operation and monitoring data analysis of the static level au— 
tomatic monitoring system at Niululing dam. 
Key words:Niululing dam;static level automatic monitoring system;data analysis 
中图分类号:TV698.1 文献标识码:B 文章编号:1671一l092(2006)05-004l-02 

1工程概况 
牛路岭水电站位于海南省万泉河支流乐会水 
上游琼海市会山镇境内。该工程是以发电为主兼顾 
防洪等综合效益的水电站。坝址以上控制流域面积 
1 236 km 。多年平均来水量为22.4亿in ,电站总装 
机容量4x20 MW。工程枢纽由拦河坝、坝内式厂房、 
放空管、进厂交通洞、开关站、副坝等组成。 
拦河坝为混凝土空腹重力坝,最大坝高90.5 in, 
坝顶高程1 15.5 in,坝长341.2 in,大坝共分24个坝段, 
从右到左编号为0~23号。1~8号和17~23号为非溢 
流坝段,8号坝段设放空管,10~16号坝段为空腹重 
力坝,空腹内设主厂房。正常水位105.O0 in。死水位为 
80.O0 in,有效库容4.17亿m ,总库容为7.78亿m ,为 
年调节水库。大坝安全运行二十多年,未发现大的异 
常、缺陷。1997年大坝安全定期检查被评为正常坝。 
大坝布设了一套较全面的观测系统,其中85 in 
高程廊道内布置一条监测6~20号坝段的垂直位移的 
静力水准,以右端点作为起测基点,但由于水位测针、 
塑料水筒和玻璃管组成的连通管经常出现玻璃管破 裂,且水筒透明度低,误差大,观测资料不可靠,1990 年10月该系统设施报废。为了提高大坝观测精度,保 证资料的精确性和及时性,1998年,由武汉地震所对 静力水准系统进行了改造,同年12月投入运行。 2系统工作原理与技术指标 2.1系统的工作原理 \^,、^n^/.dam.com.crl 采用国家地震局研究所研制的JSY一1型液体 静力水准遥测仪,该仪器应用连通管的原理,选用线 性差动变压器把位移量变成电信号(当监测仪器所 在位置垂直位移变化时,该仪器感受容器内液面发 生变化),其工作原理实质上是铁芯可动的变压器, 监测时由计算机自动巡测,也可选择点测,通过1台 JSY一2型数字位移测量仪遥控转换选择测点,将大 坝坝体相对工作基准点变化转换成电信号输出,经 计算机软件处理,最后将坝体相对变位高差显示、打 印、存盘、绘图、制表等。 2.2仪器的主要技术指标 ①液位灵敏度:0.01 in;②读数精度:目测和电测 均为0.01 mm;⑧两测点高差测量中误差in≤±0.1 in;④量程: ̄15 mm;⑤传输距离1 km;⑥记录方式: 微机采集、数显读数、模拟可见记录;(Z)环境条件: 温度为4℃-35℃;湿度为100%。 3仪器的现场布置及安装调试 3.1仪器的布置 
静力水准测点布置在85 in高程廊道中,右起6 
号坝段,左起至20号坝段,全长192.5m,共设置20 
个测点。6号坝段设置3个测点,10号、16号、20号 
坝段设置2个测点,其余坝段各设置一个测点,均 
安装在坝段的中间上游侧,其工作基准点设在6号 
坝段1号i贝9点。 
3.2现场安装调试 
静力水准仪器是采用差动电阻式仪器,通过液体 

2006.5大坝与安全41 

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By FU Ce-fei.Application of the static level monitoring system at Niululing dam 
连通原理实施自动化监测。各仪器布置在同一高程上 
(高差≤3 nm),仪器安装在预先浇制的混凝土墩钢 
板上,然后连接水管,灌注液体,排尽管中气泡,解决 
好管路连接处的渗漏问题和排尽管路中的气泡,这是 
系统能否正常运行和测值能否稳定关键所在。安装完 
毕后进行现场2~5 HⅡn内标定检查系统性能。 

4系统运行情况及资料分析 
4.1系统运行情况 
静力水准自动化监测系统经6年多的运行,各 
仪器工作性能稳定,但也发现不少问题。初期发现 
测值异常,测值不稳定,以为位移换能器有问题,寄 
去厂家维修。经总结,规定每天8时对该系统采集 
巡测一次,并保存。8月2日6号测点测值偏小,检 
查发现电源芯线被老鼠咬断一根,经过焊接,重测 
恢复正常。为保证系统正常运行,平时要加强检查, 
主要检查:①主体集线盒的输入和输出电源线线路 
的电压是否正常;②浮子杆可动铁芯是否在线圈范 
围内上下浮动;⑧位移换能器是否有问题; 连通 
管中的水质是否畅通、检查标定装置。在注加蒸馏 
水时,活动铁芯必须在初次设定的线圈范围内,也 
即△H电=AH水,△H 一数字位移测量面板上显示 
数值变化,△H, 一各主体水位变化;⑤检测电源电 
压(插头三芯)正常电压22 ̄40V;⑥信号检测插头 
(二芯)电压超过±5V或无电压时。集线盒坏。 
4.2监测资料定性分析 
系统运行6年后。对比较稳定的10号坝段J6、 
J7两测点自动化监测与人工观测位移进行对比分 
析,如图1、图2。从图中可看出,人工测值过程线没 
有明显的周期变化规律;自动化测值过程线2003 
年1 1月至2004年1月,测值有跳跃式,加强巡视 
检查与监测,通过资料分析,坝体垂直位移主要受 
温度的影响。拦河坝段,主要是空腹与坝体面直接 
受气温的影响,因此,过程线有较明显的变化规律。 

般影响大坝坝体位移的外因是水位和温度变化。 
再参考牛路岭库水位和气温过程线,如图3、图4。 
库水位对坝体的影响不大,唯有气温具有一定的变 
化规律,坝体的垂直位移随温度变化而变化。从图 
中看出,坝体冬季下沉。夏天上升,变化规律和气温 
变化规律相符。即自动化监测总体上是可靠的,而 
人工测值精度不够,主要是目视测微器误差较大, 
很难反映出坝体位移变化规律。 

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图1 1O号一J6自动化与人工监测对比 
Fig.1 Comparison between automatic and artificial monitoring at 
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图2 10号一J7自动化与人工监测对比 
Fig 2 Comparison between automatic and artificial monitoring at 
1O#一J7 

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图3水位过程线 
Fig 3 Waterlevelprocess curve 

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图4温度过程曲线 

5结论 
Fig 4 Temperatureprocess curve 

6年多的运行实践,证明牛路岭电站采用的静 
力水准自动化监测系统是稳定的、可靠的、精度符 
合要求的。 
静力水准监测系统设备应有人工观测设施,以 
便同一时间段对比观测,另外,一旦自动化仪器出 
现故障,不能及时解决,可用人工观测,以保持资料 
的连续。 
监测自动化涉及到传感技术、测量技术、计算机 
及坝工技术,所以运行管理人员要具备以上业务知识, 
必要时应进行针对性培训学习,不断提高水平。 ■ 

收稿日期:2006—05—30 
作者简介:符策飞(1972一),男,水工助理工程师,从事水库调 
度和水工技术管理工作: 

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