白龜山水庫土石壩變形監(jiān)測資料分析

□高 偉（河南省白龜山水庫管理局）

1.水庫情況介紹

白龜山水庫是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)城市用水的綜合利用的大（2）型年調(diào)節(jié)半平原水庫。水庫樞紐主要建筑物有：攔河壩、順河壩﹑北付壩、泄洪閘和南北干渠渠道閘。白龜山水庫于2008年10月開始經(jīng)過大壩安全鑒定及防洪標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)查，結(jié)合水庫實際情況及河南省財力，開始了除險加固工程。目前大壩新舊測壓管，浸潤線及井間壓力管共計183根，水尺8個。

攔河壩（主壩）為均質(zhì)土壩，壩長1570 km，最大壩高23.40 m，壩頂寬7.0 m，順河壩（付壩）壩長18.3 km，最大壩高16.30 m，壩頂寬6.0 m；泄洪閘設(shè)7孔11 m×10m弧形鋼閘門，最大泄量7105 m3/s；北干渠渠道閘設(shè)3孔5 m×3.5m的弧形鋼閘門，最大泄量333 m3/s。南干渠渠道閘設(shè)2孔2 m×3 m的平板鋼閘門，最大泄量50 m3/s。庫區(qū)左岸（北側(cè)）為鳳凰山，山丘連綿，右岸為寬闊平原，順河壩與攔河壩相接于白龜山。

2.變形監(jiān)測資料分析

在土石壩安全監(jiān)測中，主要監(jiān)測項目有豎向位移、水平位移、裂縫、浸潤線、滲流量、土壓力、孔隙水壓力等，這些數(shù)據(jù)分散不集中，時間跨度長，并且無規(guī)律可尋，數(shù)據(jù)處理與分析便成為一項繁雜的工作。水庫大壩觀測資料整理分析主要包括觀測資料的整理、整編和分析。

2.1 觀測資料的整理和整編

這一階段的主要工作是對現(xiàn)場觀測所取得的資料加以整編，編制成圖表和說明，使它成為便于使用的成果，其具體內(nèi)容如下：校核各項原始記錄，檢查各次變形觀測值的計算有否錯誤；對各種變形值按時間逐點填寫觀測數(shù)值表；繪制各種變形過程線，大壩壩體變形分布圖。定期整編刊印，是在平時資料整理基礎(chǔ)上，按規(guī)定時段對監(jiān)測資料進(jìn)行全面整理，匯編和分析，并附以簡要安全分析意見和編印說明后刊印成冊。在運行期，一般整編工作至少每年一次。

2.2 觀測資料的分析

資料分析方法一般采用比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法和數(shù)學(xué)模型法等。這一階段是分析歸納建筑物變形過程、變形規(guī)律、變形幅度。分析變形原因，變形值與引起變形因素之間的關(guān)系，找出它們之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而判斷大壩壩體的工作情況是否正常。在積累了大量觀測數(shù)據(jù)后，可以進(jìn)一步找出大壩壩體變形的內(nèi)在原因和規(guī)律。這一階段的工作可分為：成因分析,是對大壩結(jié)構(gòu)本身（內(nèi)因）與作用在大壩壩體上的荷載（外因）以及觀測本身，加以分析考慮，確定變形值變化的原因和規(guī)律性；統(tǒng)計分析,根據(jù)成因分析，對實測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，從中尋找規(guī)律，并導(dǎo)出變形值與引起變形的有關(guān)因素之間的函數(shù)關(guān)系；變形預(yù)報和安全判斷,在成因分析和統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，可根據(jù)求得的變形值與引起變形因素之間的函數(shù)關(guān)系，預(yù)測未來變形值的范圍和判斷建筑物的安全。大壩監(jiān)測資料整編是將土石壩安全監(jiān)測的各種原始數(shù)據(jù)和有關(guān)文字圖標(biāo)等材料經(jīng)過審查考證，綜合整理成系統(tǒng)化、圖表化的監(jiān)測成果，并匯編刊印成冊。

資料分析方法一般采用比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法和數(shù)學(xué)模型法等，資料整編的數(shù)據(jù)采集通過變形觀測、管水位量水堰觀測、水文氣象觀測等途徑。變形觀測主要是指攔河壩、順河壩、北干渠的垂直位移觀測。管水位量水堰觀測主要是指各種管水位的觀測，從收集的資料來看，大部分測壓管管水位與庫水位相關(guān)性較好，尤其是測壓管能有效反映大壩內(nèi)部的滲透壓力和侵潤線情況，是大壩安全監(jiān)測必不可少的一項工作。變形觀測的資料整編，通常是將各種變形值編繪成各種圖表，如：攔河壩垂直位移觀測表；攔河壩豎向位移關(guān)系曲線；北干渠垂直位移觀測表；順河壩垂直位移觀測表等。管水位量水堰觀測的資料整編，通常是通過繪制統(tǒng)計表、過程線和相關(guān)線來完成的，如：攔河壩滲流量-庫水位-降雨量過程線、攔河壩滲流量-庫水位相關(guān)線；順河壩滲流量-庫水位-降雨量過程線、順河壩滲流量-庫水位相關(guān)線、測壓管管水位統(tǒng)計表、順河壩垂直位移觀察表等，這些圖表可用于了解判斷大壩的運行狀況是否正常以及大壩壩體的變形規(guī)律。

水文氣象數(shù)據(jù)與庫水位變化息息相關(guān)，特別是降雨量對水庫的日常運行影響很大，需要建立獨立的圖表，來監(jiān)測水庫的運營情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并作出正確的決策，如泄洪閘北干渠南干渠是否需要開閘放水，以保證大壩的安全。

3.結(jié)語

隨著計算機技術(shù)及相應(yīng)的軟硬件技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集越來越多的被采用，面對大量的測量數(shù)據(jù)，必須應(yīng)用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理和分析方法，并對這些數(shù)據(jù)做出正確的處理分析，得出結(jié)論，才能掌握大壩真實的運行情況，及時采取措施，保證大壩安全運行。