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安民水電站大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析

文檔作者：郁孟龍章曉樺施立軍文檔來(lái)源：浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月13日
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技術(shù)交流 SMALL HYDRO POWER 2011No2，TotalNo158
安民水電站大壩安全監(jiān)測(cè)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(wù)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(xì)骨料混凝土砌塊石重力壩，為監(jiān)測(cè)大壩的安全運(yùn)行，在大壩布置了垂直位移、位移、揚(yáng)
壓力等觀測(cè)設(shè)施。根據(jù)6 a的觀測(cè)資料，對(duì)大壩的垂直位移、水平位移、揚(yáng)壓力觀測(cè)資料進(jìn)行了分析，評(píng)價(jià)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(cè)水平還有待于進(jìn)一步提高。圖3幅，表6個(gè)。
【關(guān)鍵詞】重力壩觀測(cè)資料垂直位移 水平位移揚(yáng)壓力
1 工程概況
安民水電站位于浙江省松陽(yáng)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(jí)水電站和安民二級(jí)水電站
組成，電站總裝機(jī)1．66萬(wàn)kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量
4 067萬(wàn)kW·h。工程由水庫(kù)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(xì)骨料混凝土砌塊石重力壩，壩頂高
程427．6 m，水庫(kù)大壩壩高46．6 m，壩頂長(zhǎng)162 m，
總庫(kù)容332萬(wàn)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(shè)3孔每孔凈寬6 m的溢流孔，采用
挑流消能。壩體內(nèi)設(shè)基礎(chǔ)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(zhǎng)約110 m，廊道最低高程391 m，左右
岸高程414 m和413Ⅱl處均設(shè)有廊道出口和壩頂?shù)缆?
相通。為了監(jiān)測(cè)大壩的安全運(yùn)行，大壩布置了垂直
位移、水平位移、揚(yáng)壓力、滲流量、繞壩滲流、上
游水位等觀測(cè)設(shè)施，對(duì)大壩有關(guān)重要物理量進(jìn)行監(jiān)
測(cè)，以確保大壩運(yùn)行時(shí)的安全。
2 安全監(jiān)測(cè)設(shè)施布置
2．1 垂直位移
大壩垂直位移觀測(cè)系統(tǒng)由水準(zhǔn)基點(diǎn)、起測(cè)基點(diǎn)
收稿日期：2011—02—15
作者簡(jiǎn)介：郁孟龍(1965一)，男，副主任，高級(jí)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(cè)點(diǎn)組成。水準(zhǔn)基點(diǎn)布置于大壩下
游1～2 km處，3點(diǎn)組成1組，間距30～40 m，能
互相同視，便于互相校核；起測(cè)基點(diǎn)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(cè)點(diǎn)
6個(gè)，分別位于1號(hào)～6號(hào)壩塊，每一壩塊各有1
個(gè)測(cè)點(diǎn)(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(diǎn)、工作基點(diǎn)和壩頂水平位移測(cè)點(diǎn)組成。校核基
點(diǎn)、工作基點(diǎn)在左右壩頭基巖上各布置1點(diǎn)，組成
1條視準(zhǔn)線，大壩壩頂水平位移測(cè)點(diǎn)有6個(gè)，分別
位于1號(hào)～6號(hào)壩塊，每一壩塊各有1個(gè)測(cè)點(diǎn)
(LD1～LD6)。
2．3 揚(yáng)壓力
在大壩內(nèi)布置揚(yáng)壓力觀測(cè)孔10個(gè)，其中沿壩
軸線方向6個(gè)，分別位于灌漿廊道內(nèi)的1號(hào)～6號(hào)
壩段(ZS1 ZS6)；垂直壩軸線方向4個(gè)，位于4
號(hào)壩段的橫向觀測(cè)廊道內(nèi)(ZS6 ZS10)。
3 大壩觀測(cè)
工程于2003年底完工后，施工單位及大壩管
理單位對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目陸續(xù)進(jìn)行了一定數(shù)量的觀測(cè)，截
至2010年12月底，各項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)次數(shù)(見(jiàn)表1)。
表1 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目觀測(cè)次數(shù)(截至2010年12月底)
小水電2011年第2期(總第158期) 技術(shù)交流
從觀測(cè)次數(shù)可見(jiàn)，運(yùn)行管理單位的觀測(cè)基本滿
足規(guī)范要求的1次／月～2次／月的要求。
4 觀測(cè)資料分析
4．1 統(tǒng)計(jì)模型的建立
一般而言，影響大壩位移的主要因素是庫(kù)水
位、氣溫和時(shí)效，因此，壩頂垂直(水平)．位移的
統(tǒng)計(jì)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(shí)效分量。
1)水壓分量表達(dá)式
以壩前水深日表示：
3
dH=ΣBi( i一日。)
式中， 為觀測(cè)13壩前庫(kù)水位；H。為始測(cè)日
壩前庫(kù)水位；B 為回歸系數(shù)。
2)氣溫分量表達(dá)式
由于壩內(nèi)沒(méi)有埋設(shè)溫度計(jì)，所以溫度因子用氣
溫代替，采用指數(shù)氣溫模式來(lái)進(jìn)行擬合：
dT=B4 當(dāng)日+ 5氌日+B6鴨日
式中， 為當(dāng)日觀測(cè)日氣溫；B4～B6為回歸
系數(shù)。
3)時(shí)效分量表達(dá)式
根據(jù)時(shí)效分量的變化規(guī)律，選用以下方案進(jìn)行
擬合：
d。=B7 + 8 2+B9 。+ 10ln( +1)
式中， =0．01Zt，2t為從始測(cè)日起到觀測(cè)日
止的累計(jì)天數(shù)；B7一B10為回歸系數(shù)。
揚(yáng)壓力觀測(cè)點(diǎn)的定量分析統(tǒng)計(jì)模型根據(jù)揚(yáng)壓力
的特點(diǎn)，采用與庫(kù)水位和時(shí)效庫(kù)相關(guān)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(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。垂直位移
觀測(cè)從2003年底至2010年12月共計(jì)觀測(cè)82次
(見(jiàn)圖1)。
從測(cè)值可見(jiàn)，總體上在前期沉降變化很小，疑
似未按規(guī)范進(jìn)行測(cè)量；2005年后測(cè)值誤差偏大，
導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化較大。從現(xiàn)有觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，垂直位
移的總體趨勢(shì)變化是趨于穩(wěn)定的，回歸分析表明其
時(shí)效分量變化較小。
根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各測(cè)點(diǎn)的特征值如下
(見(jiàn)表2)。
^
冒
趟
一一 ． ． ▲^ ．． —八一 ．—
l_1 05_5_15 09_6_2 0_1
日撙
， ， ●
— — LD6塞 倒
一LU6計(jì)算
‘ ‘ 。 ?！?‘ 時(shí)效分量l
圖1 垂直位移LD6測(cè)點(diǎn)回歸成果及時(shí)效分量
’ 表2 垂直位移各測(cè)點(diǎn)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(jiàn)，各測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)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(shuō)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(zhǔn)線法進(jìn)行觀測(cè)。水平位
移觀測(cè)從2003年底至2010年12月共計(jì)觀測(cè)79次
(見(jiàn)圖2)。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，各測(cè)點(diǎn)的特征值如下
(見(jiàn)表3)。
從過(guò)程線圖和特征值數(shù)據(jù)可見(jiàn)，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(shuō)明大壩是穩(wěn)定的。
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技術(shù)交流 SMALL HYDRO POWER 2011No2，Total No158
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— 4
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I— LD6實(shí)測(cè)值
一— — LD6計(jì)算倒
。 時(shí)效分量I
． ． }＼I．I▲1．i^
’
- 1 —一 06 -27 -9 -i 05-5 15 06-9 108-2Ig 硼
『 -’I
，
● 一_
、
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- _ ． -
●
●
，
圖2 水平位移LD6測(cè)點(diǎn)回歸成果及時(shí)效分量
表3 水平位移各測(cè)點(diǎn)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(yáng)壓力
揚(yáng)壓力觀測(cè)從2003年底至2010年12月共計(jì)觀
測(cè)140次左右。從觀測(cè)值可見(jiàn)，揚(yáng)壓力水位基本穩(wěn)
定，無(wú)揚(yáng)壓力水位突然升高等異常情況。水位波動(dòng)
對(duì)揚(yáng)壓力有一定影響，但部分測(cè)管影響不大(見(jiàn)圖
3)。各測(cè)點(diǎn)的特征值如下(見(jiàn)表4)。
從各揚(yáng)壓力觀測(cè)點(diǎn)的揚(yáng)壓力折減系數(shù)可見(jiàn)，揚(yáng)
壓力分布規(guī)律為兩岸壩段高(ZS1～ZS2，ZS5～
zs6)，中間壩段小，中問(wèn)三、四壩段平均折減系數(shù)
均在0．2以下，說(shuō)明壩基防滲效果較好，壩基揚(yáng)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(yáng)壓力管所致。
450
445
440
435
430
425
420
4l5
410
405
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三
l—1 05—5—15 06—9—27 08—2—9 09—6—23 lO一11—5
日期
圖3 Zs5測(cè)壓管水位與庫(kù)水位測(cè)點(diǎn)過(guò)程線
表4 揚(yáng)壓力各測(cè)點(diǎn)特征值
· 2O ·
^Ⅲ) 長(zhǎng)世
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唧
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舛
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0 O 0
8 3 9
O O 0
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(shù)交流
4．3 相關(guān)性分析
按以上統(tǒng)計(jì)模型建立的表達(dá)式進(jìn)行回歸分析，
回歸計(jì)算采用逐步回歸分析法進(jìn)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(cè)點(diǎn)觀測(cè)資料逐步回歸分析結(jié)果如下
(見(jiàn)表5)，揚(yáng)壓力觀測(cè)資料逐步回歸分析結(jié)果如下
(見(jiàn)表6)。
表6 揚(yáng)壓力觀測(cè)資料逐步回歸分析結(jié)果
1)回歸分析結(jié)果表明，垂直位移測(cè)點(diǎn)均與時(shí)
效因子相關(guān)，部分與溫度因子相關(guān)，多數(shù)(除
LD1、LD2外)與水位因子無(wú)關(guān)。各回歸方程的復(fù)
相關(guān)系數(shù)多數(shù)在0．5以下，相關(guān)性較差；回歸方程
的標(biāo)準(zhǔn)差s的范圍為1．393 2．198 rain，數(shù)值偏
大，說(shuō)明觀測(cè)測(cè)量誤差較大，數(shù)據(jù)的可靠性較差。
盡管垂直位移測(cè)值的觀測(cè)結(jié)果誤差較大，但從
現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)看，其總體變形值不大，因此可以認(rèn)為
壩體是穩(wěn)定的。
2)水平位移與水位、溫度、時(shí)效有關(guān)，但兩
岸壩段與水位無(wú)關(guān)，說(shuō)明這兩個(gè)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(fù)相
關(guān)系數(shù) 多數(shù)在0．5左右，回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)差Js
的范圍為1．294 1．911 mill。水平位移從時(shí)效因子
的變化規(guī)律來(lái)看，測(cè)點(diǎn)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(shí)效因子的變
化趨勢(shì)來(lái)看，未出現(xiàn)急劇增大的情況。
統(tǒng)計(jì)分析表明，水平位移觀測(cè)值結(jié)果符合一般
規(guī)律，可信度一般，總體位移值不大，分析認(rèn)為大
壩是穩(wěn)定的。
3)揚(yáng)壓力回歸分析結(jié)果表明揚(yáng)壓力水位主要
與庫(kù)水位相關(guān)，盡管揚(yáng)壓力水位隨庫(kù)水位的變化很
小，但與庫(kù)水位的相關(guān)性還是較高，多數(shù)測(cè)點(diǎn)的復(fù)
相關(guān)系數(shù)在0．7以上，表明庫(kù)水位的變化對(duì)揚(yáng)壓力
有一定影響。從揚(yáng)壓力變化過(guò)程線分析，各測(cè)點(diǎn)的
揚(yáng)壓力變化過(guò)程平穩(wěn)，未出現(xiàn)揚(yáng)壓力急劇增加的情
況，說(shuō)明壩基揚(yáng)壓力是穩(wěn)定的。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，揚(yáng)壓力觀測(cè)數(shù)據(jù)中，常有孔水
位長(zhǎng)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(píng)價(jià)與分析
1)本工程安全監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目有大壩垂直位移、
水平位移、揚(yáng)壓力、水位等，可以監(jiān)測(cè)大壩主要物
理量的變化，起到保障大壩安全運(yùn)行的目的。
2)從觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，大壩垂直位
移總體沉降不大，但觀測(cè)結(jié)果誤差較大，造成數(shù)據(jù)
的相關(guān)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(yáng)壓力變化過(guò)程平穩(wěn)，未出現(xiàn)揚(yáng)壓力急劇
增加的情況，揚(yáng)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(shuō)明壩基防滲效果較
好，壩基揚(yáng)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(yáng)壓力管所致。
4)大壩觀測(cè)水平有待進(jìn)一步提高。從觀測(cè)原
始資料看有些結(jié)果存在誤差大、結(jié)果反常、未認(rèn)真
觀測(cè)等現(xiàn)象，建議應(yīng)加強(qiáng)對(duì)觀測(cè)人員的培訓(xùn)，使觀
測(cè)資料能切實(shí)反映工程實(shí)際狀況。
參考文獻(xiàn)：
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■
責(zé)任編輯趙建達(dá)
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