文档介绍：分布式光纤测温系统在西龙池水库监测渗流
牛栋1 张义2 王敦厚3 冯金铭2
(1山西省水利水电工程建设监理公司山西太原030002; 100084; ;)
摘要:分布式光纤温度传感系统是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度传感器。文中简述了分布式光纤温度传感测量系统的基本原理和将其应用于沥青混凝土面板坝渗流测量的一种方法。
关键词:渗流监测;分布式光纤;温度测量;沥青混凝土面板。
中图分类号:TV139 文献标识码:B
山西西龙池抽水蓄能电站位于山西省五台县境内。总装机容量为1 200MW,安装4台单机容量为300MW的水泵水轮机组,电站额定水头为640m,,。工程等级为I等。西龙池电站是山西境内的第一座抽水蓄能电站,电站建成后并入山西电网,担任调峰、填谷、调频、调相任务,对改善山西电网和能源结构、提高供电质量和保证电网安全运行起重要作用。工程建设总工期为6年,2009年8月工程竣工,2008年8月第一台机组发电,发电工期为5年。
西龙池抽水蓄能电站由上水库、下水库、地下厂房和水道系统组成。上水库利用五台县白家庄镇西龙池村天然洼地开挖填筑而成,,下水库建于五台县神西乡西河村北滹沱河左岸支沟上,。地下厂房及水道系统布置在上下库之间的山体内。
1 监测原理
光纤测温原理
分布式光纤温度传感系统(Distributed Fiber Optic Temperature Sensor System),简称DTS,是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度传感器。在系统中,光纤既是传输媒体也是传感媒体,可以对光纤所在的温度场进行实时测量,利用光时域反射技术(OTDR)可以对测量点进行精确定位。当光纤跨越渗漏区时,较低的传导热传输可被效率更高的平流热传输所超越,渗漏区光纤温度分布出现异常,对该不规则区域的温度偏差量进行现场测量,便可以对渗漏通道进行定位判断,从而实现渗漏的监测。
渗流监测原理
DTS系统不能直接测量渗流参数,它是通过测量渗流发生处的温度变化来反演渗流参数。DTS测量介质温度,一般有两种方法:梯度法和电热法。
梯度法即利用光纤系统直接测量实际温度,不对光缆进行加热,其前提是库水温与量测位置温度存在比较明显的温度差,从而在渗漏水四周就会产生局部温度异常。
而电热法也称加热法,通过对光缆里的铜导线通电,致使其发热,温度的增高取决于周围材料的热容量和热传导率,在有渗流的情况下,由于水的热传导作用会有热量叠加,结果有渗流的断面在光缆通电加热的情况下,会表现出明显的异常现象。通过对光缆长度的确定,即可确定渗流段的位置。
本工程中采用电热法进行渗流检测。
2 监测系统设计
测温光缆铺设
光纤温度和渗流监测,其多模铠装测量光缆本身即是传感器,用于同时进行面板温度和渗流监测,西龙池上水库埋设了3条光缆于库区沥青混凝土面板的防渗层下方进行面板监测,其位置示意如图1所示。
第一条(1#光缆路径)横穿主坝最大