大消落深度水電站庫水位自動采集方式選擇
理論廣角
作者：張曉今 鍾毫忠
[摘 要]伴隨水電大開發的態勢，在建、擬建的大型、巨型水電站越來越多，這些水電站庫容大、消落深度大，本文主要討論如何合理的選用合適的水位自動采集方式，以滿足電站庫水位動態監測、防洪調度、水庫調度、電力調度等情況下的實時庫水位采集需要。
[關鍵詞] 庫水位 水位自動采集 水位傳感器
中圖分類號：TV736
1水位自動采集方式概述
庫水位自動采集方式的選擇不僅涉及到建設投資，也影響到後期運行維護，因此需要綜合考慮建設地形條件、地質條件、投資規模、運行維護條件等因素。
目前世界上應用最為廣泛、技術成熟的水位自動采集方式主要通過機械式、壓力式、波（光波、聲波）水位傳感器進行水位自動采集，這些傳感器主要有：浮子式、壓阻式、氣泡式、超聲波、雷達、激光水位傳感器。
2、各采集方式特點
2.1機械式
機械式水位傳感器主要有浮子式水位傳感器，浮子式水位傳感器具有測驗精度高，對水體環境條件要求不高、設備價格低、運行穩定可靠、功耗小等特點，是目前應用最為廣泛的水位測驗儀器，但是浮子式水位傳感器需要修建水位觀測平台，如果電站消落深度大，建設水位觀測平台對建基麵地質條件要求就非常高，建設投資的增加額急劇上升，為了克服這些缺點，廣西紅水河龍灘水電站，消落深度為53m，采用修建兩級水位觀測平台的工程措施，有效的降低了水位觀測平台建設難度，保證了浮子水位傳感器的測量精度和運行地可靠性，但由於庫水位的頻繁漲落，需要對低水一級水位觀測平台的遙測設備進行頻繁安裝、拆卸，無形加大工作量和運行管理難度。四川雅礱江二灘水電站、岷江紫坪鋪水電站、大渡河瀑布溝水電站，庫水位消落深度分別為45m、66m、65m，均采取依托大壩樞紐工程修建水位觀測平台的方式，有效的降低了水位觀測平台的建設難度和獨立修建水位觀測平台對穩定性、安全性的擔憂，但由於監測斷麵距離樞紐工程太近，近壩水位受樞紐發電引水和泄洪的影響非常大，大大降低了庫水位代表性。
多級水位觀測平台雖然可以解決消落深度大的問題，也帶來運行維護的困難，並且由於多級方案建築工程投資較大，在進行方案比選時應進行經濟評價。
2.2壓力式
壓力式水位傳感器主要包括壓阻式、氣泡式。
2.2.1壓阻式
壓阻式水位傳感器根據傳感器的內部構造可以分為壓力式、陶瓷式、振弦式等多種類型，其主要工作原理是基於壓力感應測量，水體泥沙含量大時會影響測量精度，加大測驗誤差。壓力式水位傳感器不需要建設水位觀測平台，隻需要鋪設管路，減少了建築工程投資，但運行壽命相對較短，容易遭受雷擊，且存在時間漂移、溫度漂移、非線性漂移等現象，需要經常進行水位比測和調校才能保證測量精度。四川寶興河磽磧水電站，消落深度為80m，庫水位采集采用了壓阻式水位傳感器，在由於該電站地區雷暴指數相對較低，並且測站做好了防雷措施，並定期進行水位校測，也取得了較好的實際效果。
2.2.2氣泡式
氣泡式水位傳感器將氣管置於水下測量起點，通過氣體傳遞水壓力至氣泡水位傳感器的壓力測量單元，然後再轉換為水位信號至終端，本質仍屬於壓力式水位傳感器。氣泡式水位傳感器測量精度高，使用壽命較長，不同量程水位傳感器配備齊全，無需修建水位觀測平台，隻需要鋪設相應的管路即可，建築工程投資少，而且有無零漂、溫漂等優點；缺點就是該類水位傳感器價格相對較高（目前生產應用主要從國外進口，采購周期長），設備安裝調試較複雜，因此維護管理人員素質要求相對較高。
氣泡式水位傳感器根據供氣方式可分為高壓氣瓶供氣和自帶氣泵供氣兩種類型。高壓氣瓶供氣型式氣泡式水位傳感器帶有氣流恒流裝置，因此可在不同水深和氣管長度的環境中保證測量精度，高壓氣瓶供氣型氣泡式水位傳感器在我國的水文工作應用較早，積累了相當豐富的使用經驗。自帶氣泵供氣式氣泡式水位傳感器是近年來投入生產應用的新型水位傳感器，除具備高壓氣瓶供氣型氣泡式水位傳感器的優點外，還具有氣嘴不易被泥沙淤埋、無需使用氣瓶、運行維護方便等優點。