闹德海水库坝前水位计冰冻期改进方法的研究

叶建新

( 辽宁省闹德海水库管理局， 辽宁 阜新 123000)

闹德海水库坝前水位计冰冻期改进方法的研究

叶建新

( 辽宁省闹德海水库管理局， 辽宁 阜新 123000)

闹德海水库是辽河支流柳河上唯一的大型控制工程,是阜新重要水源之一。实时观测水库动态水位变化是实现水库科学管理、安全度汛以及整个流域内的防洪规划与水资源管理的科学依据。通过分析水库现行水位观测方法，提出增加一个浮子式水位计来弥补雷达水位计在冰冻期出现误差的问题，实现水库动态水位观测的准确度。

闹德海；水位观测；浮子式水位计

1 工程概况

闹德海水库大坝为混凝土重力坝，建于1942年,历经1970年、1994年和2010年三次维修加固，防洪标准达到了百年设计、千年校核。设计洪水位189.48m，相应库容1.34亿m3；校核洪水位193.11m，最大库容2.17亿m3。该水库是一座集防洪、排沙、灌溉、供水等综合利用的大型控制性工程，可保证下游彰武、新民两座县城以及部分农田和输油管路、铁路、公路的安全。水库于1994年年末开始向阜新城市供水，是阜新市城市发展的重要基础设施。

2 闹德海水库坝前水位计现状及存在的问题

2.1 坝前水位计观测情况

闹德海水库坝前水位计安装在坝顶右方上游一侧，通过信号线和电源线与启闭机室内遥测终端机相连，有超短波和GPRS双通道进行传输，实现实时观测与监控。现闹德海水库坝前水位计为OTT RLS雷达水位计，于2008年正式投入使用，是一款用于地表水液位测量的非接触式雷达液位计，采用脉冲雷达技术对液位进行测量，其节能、非接触式的测量技术不受水中污染物以及沉淀物的影响，因此测量精度尚可。事实证明：在使用的过程中除冰冻期以外其观测数值相对比较准确。表1为2014年坝前雷达水位计与水文站人工观测水尺高程读数值对比情况(日期为随机挑选)。

表1 2014年坝前雷达水位计与水文站人工观测水尺高程读数值对比 单位：m

2.2 存在的问题

雷达水位计的测量采用节能脉冲雷达技术测量液位，每次测量时发射雷达脉冲信号到水面，脉冲信号经水面反射后被接收天线检测到，由发射至接收到水面反射回来的脉冲信号的时间计算现实水位。但由于闹德海水库地处辽宁西北部与内蒙古东部接壤区域，四季分明，冬季气温较为寒冷，每年11月至次年4月为水库冰冻期，所以坝前除小部分区域采取破冰措施保护坝体外其余区域均处于结冰状态，且冰层较厚，因此雷达脉冲信号会发生经冰面反射的情况，其反射时间亦会出现错误，导致测得坝前水位值与实际水位值有明显的误差。现列举2013年12月1—7日(随机挑选)坝前水位实际情况(红色标记为误差值)，见表2。可以明显看出:每日多次出现坝前水位198.86m，而水库坝顶高程仅为194.00m，显然所测的数值是错误的。

表2 2013年12月1—7日坝前水位高程

3 改进办法

为真正实现水位监测自动化，动态掌握水库上游来水情况，科学进行水库调度，应采取适用于北方地区且位于多泥沙河流上水库实时水位监测设备。可考虑采用浮子水位计进行冬季辅助观测，即增设水位井和相应配套观察设备——安装有RS485数字通信接口的水位计，通过仪器的内置式RS485数字通信接口远距离传输信息，同时纳入水文自动测报系统，实现自动接收水位数据。

由于浮子水位计观测必须设置水位井，需要选择岸坡稳定、河床冲淤不大的低含沙河段。因此，可以考虑在大坝上游右岸约100m处(码头轨道附近)坚固岩石岸坡设置水位井，并将水位井安装到库底，井内采用负30号柴油灌注超过冰冻层来保持冬季井内水面不结冰，从而实现冬季水位观测自动化。

工作状态下，浮子、平衡锤与悬索连接牢固，悬索悬挂在水位轮的“V”形槽中。平衡锤起到拉紧悬索和平衡作用，调整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水线上。在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。

浮子水位计易受水面漂浮物等影响，对观测数据产生负面影响，而汛期也正是水库易受洪水的冲刷产生漂浮物的季节，所以在汛期时以坝前雷达水位计观测水位为主，浮子水位计和人工观测为辅；冬季冰冻期雷达水位计受冰面影响出现误差，可采取以浮子式水位计为主，其他方式为辅的观测方式。

4 总 结

闹德海水库现行安装的雷达水位计虽然具有在测量时不受水中污染物以及沉淀物等因素影响，且测量精度高，安装方便简单快捷、维修保养简便等优点，但在水库冰冻期由于坝前水面结冰易出现明显的测量误差，因此可采用通过增加一个浮子式水位计的方法来弥补这种测量误差，实现水库动态水位的实时精确观测。

[1] 田国祥，杨晓鹏，邱天珍.鸭河口水库浮子式水位计改造[J].河南水利与南水北调,2008(9).

[2] 李月清.雷达水位计在拉贺练水文站的应用分析[J].水利信息化,2012(3).

[3] 董军.北方河流河道特征水位确定方法探讨[J].中国水能及电气化，2013(3).

[4] 车承轩，刘默，王俊笑，等.结冰水体浮子式水位传感器的应用[J].黑龙江水专学报,1998(1).

Research on pre-dam water level gauge improvement method during freeze-up period in Naodehai Reservoir

YE Jianxin

(LiaoningNaodehaiReservoirAdministration,Fuxin123000,China)

Naodehai Reservoir is the only large-scale control project on Liuhe River,branch of Liaohe River.It is one of the important water sources in Fuxin.Real-time observation of reservoir dynamic water level change is scientific basis to realize scientific management and safe flood passing in the reservoir,as well as flood control plan and water resources management in the whole river basin.Current water level observation method of reservoir is analyzed.It is proposed that error problem of radar water level gauge during freeze-up period can be made up by adding one float type water level,thereby realizing high accuracy of dynamic water level observation in the reservoir.

Naodehai;water level observation;float type water level gauge

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.013

TV62

A

1005-4774(2015)09-0041-03