皂市水电站上游水位计更新改造及水位尺安装

王国伟张年红

王国伟张年红湖南省澧水流域水利水电开发有限责任公司湖南长沙410007

摘要：皂市水利枢纽工程是国务院批准的重点工程，皂市水利枢纽主要是以防洪为主，兼顾发电、供水、灌溉的综合效益的大（Ⅰ）型水库，目前2台发电机组已经投入运行发电。众所周知，水电厂发电效益的大小是根据水头的高低直接挂钩的，由于皂市电站原上游水位计精度不能达到要求，给电站经济效益带来了不小的损失，本文阐述了如何对上游水位计及水位尺进行的一系列更新改造安装，希望对其它有同样问题的电站提供参考。

关键词：皂市水电站；水位计；水位尺；改造安装

1基本情况介绍1.1皂市水利枢纽工程基本情况皂市水利枢纽工程是澧水流域骨干防洪工程，位于湖南省石门县境内的澧水一级支流渫水下游，下距石门县城19km，是一座以防洪为主，兼有发电、供水、灌溉等综合效益的大（Ⅰ）型水库。坝址控制流域面积3000km2，占渫水流域面积的93.7%。水库总库容14.4亿m3，其中防洪库容7.8亿m3，占澧水流域规划总防洪库容17.7亿m3的44.2%。水库正常蓄水位140m时的水面面积49.46km2，水库移民3.8589万人，淹没耕园地3.6674万亩。枢纽工程由碾压混凝土重力坝、泄洪消能建筑物、右岸坝后式电站厂房等建筑物组成。大坝坝顶高程148m，最大坝高88m。电站装机容量120MW，设计平均年发电量3.33亿kW.h。皂市水库是“98洪水”之后国务院批准的“十五”重点工程，工程于2003年12月开工，2009年12月基本完工，总投资约36亿元。

1.2皂市电站原水位计基本情况皂市水电站的2台机组的出力大小是根据实时采集的上、下游水位数据进行水务计算后得到的水头进行计算的，皂市水电站原气泡式水位计安装在金家沟进水塔平台上，进水塔顶平台高程148m，死水位112m。。

2水位计更新改造及水位尺安装2.1改造原因及目的由于原气泡式水位计安装位置距离皂市电站进水口和金家沟电站进水口较近，气泡式水位计比较灵敏，机组出力变化都会波及水位计，造成水位计数据频繁跳动且跳幅达5～6cm，给水务计算带来误差，影响洪水预报的精度，为了能让机组采集到正确、精准的上游水位和方便以后水文等信息资料的收集工作，决定对水位计进行改造，更换为自记浮子式水位计，相应架设外挂式不锈钢管水位井，将保留原有的气泡式水位计作为备用。原大坝上游水位标尺系在导流洞进水塔侧墙面上油漆的、最小刻度为20cm的标尺，精度差、容易变色、维护困难，这次改造水位尺更换为铝板、贴反光膜的标准水尺板，方便人工观测及校核坝前库水位。

2.2水位计及水位尺的一系列更新改造安装经过电站水工部人员进行现场勘察和认真的分析和讨论后制定了一套最终方案：在导流洞进水塔上侧墙面（铅直面）安装Φ310不锈钢管，作为浮子式水位计的水位井，高程由149.5～109.5m，高度40m。安装调试型号为WFX-40的自记浮子式水位计，再将浮子式水位计安装在水位井里（见图1）。

图12.2.1水位井及水位计的安装（1）水位井底部进水段长2m，将钢管底采用不锈钢板焊接封堵死，封堵底板上打4个直径3cm的小孔，防止管内泥沙淤积；管身周围打直径为3cm的小孔为进水孔，将每节不锈钢管的接头位置焊接3/4圆形，外径为380mm的法兰盘。当然开孔的数量也是有一定的标准的。只打3cm左右直径的小孔是经过了一个简单的流量测试，用测流的方法计算出5分钟内管内和管外的水压是否能够达到平衡状态，如果孔口开的太大，在泄洪和发电时，外部的水压会对管内造成冲击作用，致使水位计频繁跳动，精度也大打折扣；如果孔口开的太小，外部的水流不能及时进入管内，造成水位计采集的实时数据与实际的水位产生时间误差。

（2）采用吊装从上往下的方式分节安装，分别将每根直径310mm的不锈钢管固定在墙面上，固定方式采用不锈钢抱箍将不锈钢管扣死，然后再将抱箍用膨胀螺丝固定在墙面上，为防止不锈钢钢管因运行时间过长而发生下滑，再用电焊将抱箍与不锈钢钢管管身焊接死，抱箍的间距为1.5m一个，用不锈钢螺丝将管身与管身的法兰盘相连接，中间增加橡皮垫层。

（3）在金家沟防护栏杆水平平齐的位置，且在不锈钢钢管正上方用不锈钢角钢做一个正方形的平台架，并且平台架的高度比不锈钢钢管的高度高出8cm左右，不能与钢管相连，在支架上安装一块经过防腐处理的木板，然后将40m量程的浮子式水位计安装固定在木板上，最后再在浮子式水位计的上面安装一个不锈钢防护箱。

水位计应适用于下列环境条件：1）工作环境温度：-10～+50℃；2）工作环境湿度：95%RH,40℃；3）被测水体无结冰。

自记浮子式水位计允许测量误差范围表

2.2.2水位尺的安装（1）首先在地面上用加工的方式将每一块铝板反光贴膜水尺板用铆钉固定在提前焊接好的方形不锈钢架上，不锈钢架用2根25mm*25mm的方形不锈钢管做主架，用100mm的方形不锈钢管将两根方管焊接连接，用于固定在墙面的不锈钢耳朵，间距2m一个，在每安装2块水尺板，在右侧的方形不锈钢管边上就要焊接一块500mm*300mm的水位板。（见示意图2）。

图2（2）将固定好水尺板的的水尺不锈钢架用吊装的方式从上往下进行分节安装，安装位置在金家沟进水塔原水尺附近，在墙面上用膨胀螺丝将水尺架进行固定。安装完成后对所有焊接固定点进行喷漆进行防腐处理。

3结语按设计，水位井的安装高程必须到水库死水位以下，因此，实际施工时水位井不锈钢管安装不能一次性完成，只能根据当时的库水位调整，根据库水位情况分期分批安装。在上部安装时，为后期钢管连接、固定预留位置和措施。由于工程地点位于导流洞进水塔，工作桥面至水库死水位以下高度约为40m，在进行安装、焊接和固定过程中，均采取严格的施工安全保护措施，防止人员、设备、材料掉入水库和发电进水口。

水位计经过更新改造过后，采集到的水位数据及时稳定，没有出现断数和跳数的现象，经过一段时间的人工比对，发现采集的数据和人工读取的水位数据误差在5cm以内，数据平稳，达到水文观测的标准。