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水庫測壓管觀測數(shù)據(jù)分析論文
1工程概況
河南省鴨河口水庫是漢江支流白河上的主要防洪控制性工程。水庫控制流域面積3030km2,總庫容13.39億m3。是一座以防洪、灌溉為主，兼顧工業(yè)及城市供水，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的大（I）型水利樞紐工程。鴨河口水庫于2009-2011年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，測壓管和滲流量的觀測設(shè)備有較大的變化，以下選用2012-2014年的觀測資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2觀測設(shè)施布置
鴨河口水庫為了加強(qiáng)水庫的科學(xué)管理，掌握工程的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，根據(jù)水庫大壩地質(zhì)特征和筑壩施工特點(diǎn)，在1+250、1+300、1+350、1+400、1+500、1+710、1+945、2+470斷面處設(shè)置壩基測壓管。為觀測壩體和壩基滲流量，分別設(shè)置了黑山頭流量堰和電廠流量堰。
3鴨河口水庫測壓管數(shù)據(jù)分析
3.1測壓管水位成因分析
在水庫長期運(yùn)行過程中，由于蓄水而形成壩體及壩基滲流場，隨著上下游水位變化，導(dǎo)致反應(yīng)滲流場的測壓管水位發(fā)生變化，而測壓管水位高低與上下游水位變化幅度和筑壩材料滲透性有關(guān)。同時(shí)，由于測壓管管口防護(hù)不到為等原因，有時(shí)降雨會(huì)直接滲透到測壓管中進(jìn)而影響測壓管水位。此外，在滲透過程中，滲透水克服土顆粒之間的阻力，從上游滲透到測壓管需要一定時(shí)間，故測壓管水位與前期庫水位有關(guān)。因此綜合以上因素，影響測壓管水位的主要因素為：上下游水位、降雨和時(shí)效。
3.2測壓管水位定性分析
測壓管水位定性分析的方法較多，可以通過繪制測壓管、水庫水位過程線和雨量直分圖分析，繪制測壓管水位與庫水位的相關(guān)線，根據(jù)測壓管布置觀測斷面繪制浸潤線，也可以計(jì)算測壓管的位勢并繪制歷時(shí)過程線，或按時(shí)間順序，繪制庫水位與測壓管水位時(shí)序曲線等。為了合理地分析測壓管水位和庫水位的關(guān)系及壩體壩基滲流情況，根據(jù)鴨河口水庫實(shí)際情況和觀測資料序列，通過對壩基測壓管在2012-2014年期間的觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制大壩測壓管水位過程線，觀察發(fā)現(xiàn)大壩各斷面測壓管水位與庫水位的變化相關(guān)性很好，且管水位明顯低于庫水位10~15m，符合滲流規(guī)律。通過對壩基測壓管在2012-2014年期間的管水位進(jìn)行位勢計(jì)算，繪制大壩測壓管位勢過程線圖,觀察發(fā)現(xiàn)大壩各斷面測壓管水位位勢變化甚微，基本上水平，說明水庫除險(xiǎn)加固后滲流基本趨于穩(wěn)定。
3.3測壓管水位相關(guān)分析與回歸分析
由于土石壩工程的特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)模型是一種簡單有效的分析方法。通過對測壓管觀測數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，可以定量地分析庫水位、壩體固結(jié)和壩前淤積等對測壓管水位的影響。本文考慮到降雨等地表水對深埋的壩基測壓管水位影響不大，大壩各點(diǎn)滲流場的變化主要受庫水位影響，忽略降雨和時(shí)間效應(yīng)等其它影響因子。選取較為完整的2012年1月至2014年12月的庫水位和相應(yīng)的各壩基測壓管水位，根據(jù)選定的回歸模型，建立一元線性回歸的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算相關(guān)系數(shù)、判定系數(shù)。并通過統(tǒng)計(jì)分析，對壩基測壓管水位進(jìn)行分析和變化趨勢預(yù)測。通常情況下，相關(guān)系數(shù)在0.80~1.00取值范圍內(nèi)判斷變量的相關(guān)強(qiáng)度為極強(qiáng)相關(guān)。典型斷面1+500上的壩基測壓管相關(guān)系數(shù)均在極強(qiáng)相關(guān)范圍內(nèi)，是一個(gè)線性特征非常明顯的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，具有很好的一般性，可以作為�?biāo)準(zhǔn)工作曲線預(yù)測高水位時(shí)各斷面測壓管的管水位。
3.4測壓管水位預(yù)測
采用一元線性回歸分析法，根據(jù)庫水位、壩基測壓管水位最佳回歸方程，預(yù)測正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位時(shí)壩基測壓管水位。
4滲流量資料分析
滲流量的變化對大壩安全評價(jià)最敏感，滲流量觀測不僅能了解水庫的滲漏損失，更重要的是利用觀測資料分析大壩滲流量的變化規(guī)律能有效地監(jiān)視土石壩的安全狀況。在滲流處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其流量與水頭保持穩(wěn)定的相應(yīng)變化。若滲流量顯著增加．有可能發(fā)生管涌或集中滲流通道，反之可能是排水體堵塞的反映。在正常情況下，隨著壩前淤積，滲流量會(huì)逐年減小。如果滲流量隨時(shí)間發(fā)生了較大變化，則意味著滲流場內(nèi)可能已發(fā)生局部的滲透破壞現(xiàn)象，就應(yīng)及時(shí)找出變化原因并采取必要的補(bǔ)救措施。大壩滲流量主要包括兩部分，一部分為經(jīng)壩體滲流到下游的水量，另一部分是從壩基滲流到下游的水量。量水堰僅能量出滲出到地面的水量，它既含有壩體滲水，也含有壩基滲水，還有部分未經(jīng)量水堰滲透走的，稱這部分為潛流。鴨河口水庫運(yùn)行多年來在資料整編分析中，一直把量水堰觀測的滲流量進(jìn)行分析計(jì)算，未考慮是否有潛流量影響。為了估算量水堰控制范圍內(nèi)潛流的大小，確保鴨河口水庫滲流穩(wěn)定分析成果的準(zhǔn)確性，現(xiàn)根據(jù)2012-2014年的滲流量實(shí)測資料，繪制滲流量水頭過程線和滲流量與水頭相關(guān)線。
5結(jié)語
通過對鴨河口水庫大壩主壩壩基測壓管觀測資料定性分析和回歸分析，認(rèn)為除險(xiǎn)加固后整體測壓管與水位相關(guān)性較好，滲流量穩(wěn)定，滲流狀態(tài)正常，壩基防滲性能有效，大壩趨于安全狀態(tài)。今后，將進(jìn)一步加強(qiáng)觀測和資料分析，以確保大壩滲流及穩(wěn)定安全。
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