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安民水電站大壩安全監(jiān)測資料分析

文檔作者：郁孟龍章曉樺施立軍文檔來源：浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月13日
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技術交流 SMALL HYDRO POWER 2011No2，TotalNo158
安民水電站大壩安全監(jiān)測資料分析
郁孟龍(浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心 浙江杭州 310012)
章曉樺(浙江省水利河口研究院浙江杭州 310020)
施立軍(中交第三航務工程局有限公司寧波分公司 浙江寧波315200)
【摘要】安民水電站大壩為細骨料混凝土砌塊石重力壩，為監(jiān)測大壩的安全運行，在大壩布置了垂直位移、位移、揚
壓力等觀測設施。根據(jù)6 a的觀測資料，對大壩的垂直位移、水平位移、揚壓力觀測資料進行了分析，評價了大壩的安全性
和資料的可靠性。分析成果表明，大壩是安全的，但大壩的觀測水平還有待于進一步提高。圖3幅，表6個。
【關鍵詞】重力壩觀測資料垂直位移 水平位移揚壓力
1 工程概況
安民水電站位于浙江省松陽縣境內(nèi)，壩址位于
曹竹村上游約1．2 km處，壩址以上集雨面積
45．80 km2，由安民一級水電站和安民二級水電站
組成，電站總裝機1．66萬kW，設計年發(fā)電量
4 067萬kW·h。工程由水庫大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)、
發(fā)電廠房、升壓站、送出工程以及小流域引水系統(tǒng)
組成。大壩為細骨料混凝土砌塊石重力壩，壩頂高
程427．6 m，水庫大壩壩高46．6 m，壩頂長162 m，
總庫容332萬m3。大壩分溢流壩段和非溢流壩段。
溢流壩段布置在主河床偏右岸側(cè)，堰頂高程
421．0 m，上設3孔每孔凈寬6 m的溢流孔，采用
挑流消能。壩體內(nèi)設基礎灌漿排水廊道，廊道中心
線距壩軸線4．25 m，城門洞型，尺寸為2．5 m×
3．5 m，總長約110 m，廊道最低高程391 m，左右
岸高程414 m和413Ⅱl處均設有廊道出口和壩頂?shù)缆?
相通。為了監(jiān)測大壩的安全運行，大壩布置了垂直
位移、水平位移、揚壓力、滲流量、繞壩滲流、上
游水位等觀測設施，對大壩有關重要物理量進行監(jiān)
測，以確保大壩運行時的安全。
2 安全監(jiān)測設施布置
2．1 垂直位移
大壩垂直位移觀測系統(tǒng)由水準基點、起測基點
收稿日期：2011—02—15
作者簡介：郁孟龍(1965一)，男，副主任，高級工程師，
主要從事水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理工
作。Email：hzyml123@163．eom
· l8 ·
和壩頂垂直位移測點組成。水準基點布置于大壩下
游1～2 km處，3點組成1組，間距30～40 m，能
互相同視，便于互相校核；起測基點布置在大壩右
壩肩下游公路旁。在大壩壩頂布置了垂直位移測點
6個，分別位于1號～6號壩塊，每一壩塊各有1
個測點(LD1～LD6)。
2．2 水平位移
大壩水平位移觀i貝0系統(tǒng)布置于壩頂，由校核基
點、工作基點和壩頂水平位移測點組成。校核基
點、工作基點在左右壩頭基巖上各布置1點，組成
1條視準線，大壩壩頂水平位移測點有6個，分別
位于1號～6號壩塊，每一壩塊各有1個測點
(LD1～LD6)。
2．3 揚壓力
在大壩內(nèi)布置揚壓力觀測孔10個，其中沿壩
軸線方向6個，分別位于灌漿廊道內(nèi)的1號～6號
壩段(ZS1 ZS6)；垂直壩軸線方向4個，位于4
號壩段的橫向觀測廊道內(nèi)(ZS6 ZS10)。
3 大壩觀測
工程于2003年底完工后，施工單位及大壩管
理單位對監(jiān)測項目陸續(xù)進行了一定數(shù)量的觀測，截
至2010年12月底，各項目的監(jiān)測次數(shù)(見表1)。
表1 各監(jiān)測項目觀測次數(shù)(截至2010年12月底)
小水電2011年第2期(總第158期) 技術交流
從觀測次數(shù)可見，運行管理單位的觀測基本滿
足規(guī)范要求的1次／月～2次／月的要求。
4 觀測資料分析
4．1 統(tǒng)計模型的建立
一般而言，影響大壩位移的主要因素是庫水
位、氣溫和時效，因此，壩頂垂直(水平)．位移的
統(tǒng)計模型可用下式表示：
dz=dH+dT+de
式中，dz為壩頂垂直(水平)位移；dH為壩
頂垂直(水平)位移水壓分量；d 為壩頂垂直
(水平)位移氣溫分量；d。為壩頂垂直(水平)位
移時效分量。
1)水壓分量表達式
以壩前水深日表示：
3
dH=ΣBi( i一日。)
式中， 為觀測13壩前庫水位；H。為始測日
壩前庫水位；B 為回歸系數(shù)。
2)氣溫分量表達式
由于壩內(nèi)沒有埋設溫度計，所以溫度因子用氣
溫代替，采用指數(shù)氣溫模式來進行擬合：
dT=B4 當日+ 5氌日+B6鴨日
式中， 為當日觀測日氣溫；B4～B6為回歸
系數(shù)。
3)時效分量表達式
根據(jù)時效分量的變化規(guī)律，選用以下方案進行
擬合：
d。=B7 + 8 2+B9 。+ 10ln( +1)
式中， =0．01Zt，2t為從始測日起到觀測日
止的累計天數(shù)；B7一B10為回歸系數(shù)。
揚壓力觀測點的定量分析統(tǒng)計模型根據(jù)揚壓力
的特點，采用與庫水位和時效庫相關的模型：
dv=B0+ 1日+ 2 + 3月。3+ B4 十B5 +
6 + 7ln( +1)
4．2 趨向性分析
1)垂直位移
大壩垂直位移采用水準儀進行觀測。垂直位移
觀測從2003年底至2010年12月共計觀測82次
(見圖1)。
從測值可見，總體上在前期沉降變化很小，疑
似未按規(guī)范進行測量；2005年后測值誤差偏大，
導致數(shù)據(jù)變化較大。從現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)來看，垂直位
移的總體趨勢變化是趨于穩(wěn)定的，回歸分析表明其
時效分量變化較小。
根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進行分析，各測點的特征值如下
(見表2)。
^
冒
趟
一一 ． ． ▲^ ．． —八一 ．—
l_1 05_5_15 09_6_2 0_1
日撙
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— — LD6塞 倒
一LU6計算
‘ ‘ 。 。‘ ‘ 時效分量l
圖1 垂直位移LD6測點回歸成果及時效分量
’ 表2 垂直位移各測點特征值
最大 s．6 ．s 4．9 7． 4 s．
最大 7 s s s 9-s-
均 0
． 099 —0．079 0．252 0．217 0．354 -0．313 4
Im in
從特征值可見，各測點的觀測值變化較大，有
沉降也有上抬，且規(guī)律性較差，但總體平均值較
小，說明數(shù)據(jù)的變化主要是誤差所致，大壩總體沉
降不大。
2)水平位移 ·
大壩水平位移采用視準線法進行觀測。水平位
移觀測從2003年底至2010年12月共計觀測79次
(見圖2)。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，各測點的特征值如下
(見表3)。
從過程線圖和特征值數(shù)據(jù)可見，水平位移變化
有一定規(guī)律，一是位移方向基本向下游，符合大壩
受水壓向下游變形的規(guī)律；二是中間壩段位移值
大，兩壩肩受山體約束位移值小，符合壩體變形規(guī)
律；三是總體位移不大，說明大壩是穩(wěn)定的。
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技術交流 SMALL HYDRO POWER 2011No2，Total No158
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I— LD6實測值
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圖2 水平位移LD6測點回歸成果及時效分量
表3 水平位移各測點特征值
向下游最大位
移值(ran1)
向上游最大位
移值(rnin)
平均值
(眥n)
最終位移值
(H1m)
6．25 8．88 10．79 7．44 8．57 4．1
— 0．79 —3．19 1．49 —4．56—0．17 —2．925
1．779 4．31l 5．347 3．198 4．358 1．119
0．41 1．83 3．53 2．07 3．34 0．27
3)揚壓力
揚壓力觀測從2003年底至2010年12月共計觀
測140次左右。從觀測值可見，揚壓力水位基本穩(wěn)
定，無揚壓力水位突然升高等異常情況。水位波動
對揚壓力有一定影響，但部分測管影響不大(見圖
3)。各測點的特征值如下(見表4)。
從各揚壓力觀測點的揚壓力折減系數(shù)可見，揚
壓力分布規(guī)律為兩岸壩段高(ZS1～ZS2，ZS5～
zs6)，中間壩段小，中問三、四壩段平均折減系數(shù)
均在0．2以下，說明壩基防滲效果較好，壩基揚壓
力正常。兩岸壩段稍高可能是受山坡水的影響，由
山坡水滲流至揚壓力管所致。
450
445
440
435
430
425
420
4l5
410
405
400
395
簍。3 9 0
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360
355
350
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日期
圖3 Zs5測壓管水位與庫水位測點過程線
表4 揚壓力各測點特征值
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數(shù)數(shù)數(shù)
系系系
減減減
折折折
大小均
最最平
小水電2011年第2期(總第158期) 技術交流
4．3 相關性分析
按以上統(tǒng)計模型建立的表達式進行回歸分析，
回歸計算采用逐步回歸分析法進行，F(xiàn)1值取1+~／180，
值取1，顯著性水平a取0．o5，即置信度水平為
95％。各位移測點觀測資料逐步回歸分析結果如下
(見表5)，揚壓力觀測資料逐步回歸分析結果如下
(見表6)。
表6 揚壓力觀測資料逐步回歸分析結果
1)回歸分析結果表明，垂直位移測點均與時
效因子相關，部分與溫度因子相關，多數(shù)(除
LD1、LD2外)與水位因子無關。各回歸方程的復
相關系數(shù)多數(shù)在0．5以下，相關性較差；回歸方程
的標準差s的范圍為1．393 2．198 rain，數(shù)值偏
大，說明觀測測量誤差較大，數(shù)據(jù)的可靠性較差。
盡管垂直位移測值的觀測結果誤差較大，但從
現(xiàn)有數(shù)據(jù)來看，其總體變形值不大，因此可以認為
壩體是穩(wěn)定的。
2)水平位移與水位、溫度、時效有關，但兩
岸壩段與水位無關，說明這兩個壩段受山體約束的
影響和受水位變化的影響較小。各回歸方程的復相
關系數(shù) 多數(shù)在0．5左右，回歸方程的標準差Js
的范圍為1．294 1．911 mill。水平位移從時效因子
的變化規(guī)律來看，測點主要呈現(xiàn)周期性變化，即水
平位移隨水位、氣溫的周期而變化，但這些變化由
于數(shù)據(jù)存在誤差而并不十分明顯；從時效因子的變
化趨勢來看，未出現(xiàn)急劇增大的情況。
統(tǒng)計分析表明，水平位移觀測值結果符合一般
規(guī)律，可信度一般，總體位移值不大，分析認為大
壩是穩(wěn)定的。
3)揚壓力回歸分析結果表明揚壓力水位主要
與庫水位相關，盡管揚壓力水位隨庫水位的變化很
小，但與庫水位的相關性還是較高，多數(shù)測點的復
相關系數(shù)在0．7以上，表明庫水位的變化對揚壓力
有一定影響。從揚壓力變化過程線分析，各測點的
揚壓力變化過程平穩(wěn)，未出現(xiàn)揚壓力急劇增加的情
況，說明壩基揚壓力是穩(wěn)定的。
應當說明的是，揚壓力觀測數(shù)據(jù)中，常有孔水
位長期不變的情況，這與正常情況是不符的，很有
可能為孔內(nèi)堵塞所致。
5 評價與分析
1)本工程安全監(jiān)測主要項目有大壩垂直位移、
水平位移、揚壓力、水位等，可以監(jiān)測大壩主要物
理量的變化，起到保障大壩安全運行的目的。
2)從觀測資料的統(tǒng)計分析來看，大壩垂直位
移總體沉降不大，但觀測結果誤差較大，造成數(shù)據(jù)
的相關性較差，但總體變形值不大，壩體是穩(wěn)定
的；水平位移變化有一定規(guī)律，中間壩段位移值
大，兩壩肩受山體約束位移值小，符合壩體變形規(guī)
律，平均移值在1．119～5．347 n'll／l之間，總體較小，
表明大壩是安全的。
3)揚壓力變化過程平穩(wěn)，未出現(xiàn)揚壓力急劇
增加的情況，揚壓力分布規(guī)律為兩岸壩段高(ZS1
～ ZS2，ZS5一ZS6)，中間壩段小，中間三、四壩段
平均折減系數(shù)均在0．2以下，說明壩基防滲效果較
好，壩基揚壓力正常。兩岸壩段稍高可能是受山坡
水的影響，由山坡水滲流至揚壓力管所致。
4)大壩觀測水平有待進一步提高。從觀測原
始資料看有些結果存在誤差大、結果反常、未認真
觀測等現(xiàn)象，建議應加強對觀測人員的培訓，使觀
測資料能切實反映工程實際狀況。
參考文獻：
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責任編輯趙建達
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