外界环境对桃林口水库大坝变形监测的影响及改造措施

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1、外界环境对桃林口水库大坝变形监测的影响及改造措施王俊杰河北省桃林口水库管理局河北秦皇岛066000【摘要】简述桃林口水库大坝监测仪器设备，针对受大坝廊道潮湿和窜风等环境影响，造成大坝水平位移观测数据不准问题，提出除湿阻风改造方案。【关键词】桃林口水库；变形监测仪器设备；环境影响；改进方案1前言桃林口水库位于河北省青龙县境内，在漆河主要支流-----青龙河上，是一座集供水、农业灌溉、发电、养殖、旅游等功能于一体的大型水利枢纽工程。坝址以上控制流域面积5060km3,多年平均年径流量9.6亿m3。大坝为二级建筑物，坝型为“金包银”式碾压混凝土重力坝，

2、坝顶长500m，坝顶高程146.5m,最大圳高74.5m,正常蓄水位143.4m,总库容8.59亿m3,,于1998年12月竣工建成。桃林口水库大坝监测自动化系统分内观和外观两部分，其备观测数据自动采集和定性分析功能。其中内部观测项目有应力应变观测、温度观测、渗压观测、裂缝观测。外部观测项目有变形观测、渗流观测和水文观测等，该系统共有观测器309支。其中，变形观测仪器设备毡括：4条引张线，3条正垂线，5条倒垂线，引张线仪38台，垂线坐标仪14台。分布在大坝79、110和130高程的4条观测廊道和10个观测室内。自1999年9月自动化投入运行以来，

3、大坝变形监测仪器设备受大坝廊道内潮湿和窜风等外界环境的影响，造成自动化系统采集到的大坝水平位移观测数据不准，出现观测数据超限现象，使大坝安全监测自动化系统变形监测部分运行不顺畅，只能采用人工观测数据。2不良的外界环境2.1潮湿的廊道桃林水库大坝廊道内一年四季湿度变化大，导致仪器极板结露，引起测量误差。变形监测仪器采用特制的引张线仪和垂线坐标仪。采用电容原理测量位移。仪器中设有两个固定极板A和极板B，II分别固定在仪器基座上，活动中间极C安装在线体上。由于极板A、B、C都是由金属制造而成，并且极板A与中间极C之间的电容是由它们之间的距离dl和两极板

4、面积决定的。同样，极板B与中间极C之间的电容由d2和两极板面积决定。当线体发生位移吋，中间极C相对极板发生变化，即dl，d2发生了变化，所以中间极与两极板之间的电容就发生了变化，只要测出电容的变化就可以得到线体发生的位移。当廊道内湿度较大吋，仪器的极板上凝结有水珠，结露严重的观测室，不仅极板上有水珠，中间极上更是水珠多少不一。这种现象实际上已经改变了极板的物理性能，即极板四周形成一层水膜，导致极板与中间极之间的距离发生了变化，结露后dl和结露前d2距离不相等，使极板间电容发生变化，导致测量不准。2.2垂线孔冷凝水滴当外界温度较高吋，必然在130廊

5、道的温度高于110廊道的温度，110廊道的温度高于79廊道的温度。由于垂线孔与各个廊道相通，所以在垂线孔出现气流，在孔口处出现冷热气流交替，两股气流遇到仪器金属板吋，在极板上凝结成水珠。另外由于孔壁是钢管，气流在管壁上凝结成水珠向下流，滴到仪器上冋样影响测量结果。2.3廊道窜风由于大坝迎风面风压大，背风面风压小，风从廊道进口进入坝内，再加上廊道上、下层温度差造成对流，形成了沿垂线孔窜风，吹着垂线摆动，导致自动化系统采集到数据不准。3改造措施3.1除湿在测点加装自动除湿装置，该装置与现冇的自动化系统相连，但不影响系统工作（测点附近有微小的电波都将影

6、响测量结果），该装置将湿度控制在极小的变化范围。每个位移测点处安装除湿器和湿度控制仪，在节点观测室安装节点控制室。3.2阻断风路在每个测点旁的垂线孔处加装阻风罩，使冷热空气不流通，垂线不能自由移动。4该措施实验为了验证除湿方案是否可行，于2002年7月，在1号观测室的PL1垂线观测点和79廊道的EX-5引张线观测点，进行了除湿阻风试验。从观测数据可以看出：经过除湿引张线EX-5的数据比没有除湿的EX-6数据在一年内的变化要小;垂线PL1的数据比没奋除湿的数据在一年内的变化要小。为更好地说明问题，将图形进行比较，经过除湿的图形变化十分平缓，不除湿的

7、图形变化很人。5结语通过在变形监测仪器设备测点处加装自动除湿装置除湿，以及在测点旁的垂线孔处加装阻风罩阻断垂线孔的风路措施，可解决外部环境影响问题，提高人坝观测水平位移精度，使水库大坝安全变形监测自动化系统运行非常良好。