引調(diào)水工程渠堤運行安全監(jiān)控多指標評判準則

程德虎，郝澤嘉，何金平,2

(1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038；2.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，武漢 430072)

引調(diào)水工程是解決水資源時空分布不均造成部分地區(qū)水資源嚴重短缺問題的重要途徑。據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，世界上已有40多個國家和地區(qū)建成了350余項大型調(diào)水工程[1-2]。

南水北調(diào)工程是實現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置、促進社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，是一項“功在當(dāng)代利在千秋”的宏偉生態(tài)環(huán)境工程[3]。南水北調(diào)工程安全不僅是工程本身的安全問題，而且關(guān)系到沿線地區(qū)公共安全，確保南水北調(diào)工程安全對國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展穩(wěn)定都具有重要意義[4]。

監(jiān)控指標是判斷工程運行性態(tài)是否正常的一種科學(xué)判據(jù)[5]，利用工程監(jiān)測資料擬定效應(yīng)量運行安全監(jiān)控指標，可以有效識別工程所處的安全狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)工程潛在的安全隱患，從而實現(xiàn)對工程的健康診斷和安全預(yù)警[6-8]。目前調(diào)水工程安全監(jiān)控研究主要集中在監(jiān)測系統(tǒng)[9-11]、數(shù)學(xué)模型[12-13]、安全預(yù)警[14]等方面，對監(jiān)控指標的研究尚不深入。

監(jiān)控指標的表現(xiàn)形式包括定量數(shù)值和定性準則。定量數(shù)值主要是針對單個測點監(jiān)測效應(yīng)量的數(shù)值大小及其變化趨勢所規(guī)定的安全界限值，定性準則是融合多測點多效應(yīng)量監(jiān)測信息而形成的若干定性評判準則或模型。

擬定定量監(jiān)控指標的方法可概括為結(jié)構(gòu)分析法、監(jiān)測模型法和概率分析法[15-17]。結(jié)構(gòu)分析法基于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定或強度條件，針對特定荷載組合工況，采用結(jié)構(gòu)計算或數(shù)值模擬等方法計算效應(yīng)量在該工況下的理論值，作為效應(yīng)量實測值的監(jiān)控指標；監(jiān)測模型法基于監(jiān)測數(shù)學(xué)模型可有效描述監(jiān)測效應(yīng)量變化規(guī)律的思想，以監(jiān)測模型剩余標準差S為依據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)“3S準則”，以置信區(qū)間作為效應(yīng)量實測值的監(jiān)控指標；概率分析法將監(jiān)測效應(yīng)量視為獨立的隨機變量，基于概率論中的極值原理和工程中的失效概率等概念，擬定在相應(yīng)失效概率下效應(yīng)量的估計值，作為效應(yīng)量實測值的監(jiān)控指標。結(jié)構(gòu)分析法和概率分析法屬于狀態(tài)控制，主要針對不利荷載組合工況的監(jiān)控；監(jiān)測模型法屬于過程控制，適用于效應(yīng)量的全過程安全監(jiān)控。

定量監(jiān)控指標直觀明確，應(yīng)用方便，但針對的是單個測點，監(jiān)控的是局部性態(tài)。引調(diào)水工程渠堤線路長，工程規(guī)模大，建造條件和運行條件復(fù)雜[18]，僅靠單個測點的定量數(shù)值指標難以全面監(jiān)控工程安全，需要綜合考慮多個測點、多種監(jiān)測效應(yīng)量的監(jiān)測信息來實施工程的整體安全監(jiān)控。同時，工程安全本身是一個具有模糊屬性的不確定性概念，在邊界上難以采用一個精確的、絕對的數(shù)值來界定。此外，表征工程安全的指標并不是都可以采用定量數(shù)值來衡量的，有些需要采用定性的方式來表達。因此，在研究定量數(shù)值監(jiān)控指標的同時，也應(yīng)研究定性安全評判準則。

定性評判準則以多測點多效應(yīng)量監(jiān)測信息和巡視檢查結(jié)果等多源信息為基礎(chǔ)，根據(jù)工程的作用機理(失效模式)和運行特點，依據(jù)工程經(jīng)驗和專家知識，構(gòu)建基于多源信息的定性綜合評判準則，以此對工程安全作出評判。定性評判準則是工程安全監(jiān)控指標的一種重要表現(xiàn)形式，在判別工程運行性態(tài)、實施工程安全監(jiān)控中具有特殊的重要地位，與定量數(shù)值安全監(jiān)控指標相互配合，共同保障工程安全?，F(xiàn)有研究在多指標融合評判模型方面已取得了一些成果[19]，但在定性評判準則方面，由于涉及對工程經(jīng)驗和專家知識的凝練，集成難度較大，挑戰(zhàn)性較強，因此目前尚未取得系統(tǒng)性的研究成果。為此，本文以南水北調(diào)中線干線的渠堤工程為例，在對效應(yīng)量測值異常表現(xiàn)形式進行總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合調(diào)水工程安全運行的工程經(jīng)驗和專家知識，分別針對多測點、多效應(yīng)量監(jiān)測信息和巡視檢查結(jié)果，凝練出渠堤工程運行監(jiān)控的若干定性評價準則，為渠堤工程安全運行提供一種技術(shù)保障。

1 測值的異常表現(xiàn)形式

工程運行性態(tài)異常，最直觀的表現(xiàn)就是監(jiān)測效應(yīng)量實測值出現(xiàn)異常。對單個測點測值異常主要表現(xiàn)為數(shù)值大小異常、變化過程異常、變化趨勢異常和變化規(guī)律異常4種基本形式。

研究測值的異常表現(xiàn)形式，可為識別工程異?，F(xiàn)象和安全隱患提供科學(xué)依據(jù)，為建立基于多指標融合評判準則提供分類基礎(chǔ)。當(dāng)多個測點、多種效應(yīng)量同時出現(xiàn)同一類型或多個類型的異?，F(xiàn)象時，通過分析這些異常現(xiàn)象在不同測點、不同效應(yīng)量之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，可實現(xiàn)對工程運行性態(tài)的綜合判斷。

1.1 數(shù)值大小異常

在各種荷載組合的作用下，效應(yīng)量測值的數(shù)值大小應(yīng)在一定范圍內(nèi)變化。效應(yīng)量測值大小異常是指實測值在數(shù)值上超出了合理的變化范圍，數(shù)值明顯偏大或偏小。效應(yīng)量的合理變化范圍，可根據(jù)效應(yīng)量的變化特性和是否具有監(jiān)控指標等因素來確定。

1.2 變化過程異常

在工程正常運行條件下，效應(yīng)量的變化是一個漸變的過程，不應(yīng)該出現(xiàn)突變。若測值序列中出現(xiàn)了突變，則表明效應(yīng)量變化過程出現(xiàn)異常。測值突變主要有3種典型的表現(xiàn)形式，分別為尖點型突變、臺階型突變和漸變型突變。

尖點型突變的基本特征是：在該時刻出現(xiàn)了一個孤立的、與之前及之后時刻測值明顯偏大或偏小的測值，在過程線上表現(xiàn)為出現(xiàn)一個或數(shù)個尖點，見圖1的測值A(chǔ)和測值B。

圖1 測值突變的典型表現(xiàn)形式

臺階型突變的基本特征是：出現(xiàn)連續(xù)的、成片的明顯大于或小于其他測值的測值序列，在過程線上表現(xiàn)為一個臺階狀數(shù)據(jù)序列(見圖1中的D)或臺坎狀數(shù)據(jù)序列(見圖1中的C)。

漸變型突變的基本特征是：短時間內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)逐漸增大或連續(xù)逐漸減小的多次測值，在過程線上表現(xiàn)為短期內(nèi)逐漸增大或逐漸減小的一個數(shù)據(jù)序列，見圖1中的E。

1.3 變化趨勢異常

渠堤由土體填筑而成，運行初期，在土體固結(jié)、地基壓縮、蓄水或通水荷載等因素的綜合作用下，效應(yīng)量變化較快；隨著土體固結(jié)和地基壓縮的基本完成以及運行荷載條件的基本穩(wěn)定，效應(yīng)量的變化也逐漸趨緩，并最終趨于穩(wěn)定或收斂。效應(yīng)量的趨勢性變化情況是衡量渠堤工程是否安全的一個重要指標。如果效應(yīng)量表現(xiàn)出長期趨勢性變化不收斂的異?，F(xiàn)象，實際上就蘊含著測值序列中存在潛在的工程不安全信息。

效應(yīng)量趨勢性的典型表現(xiàn)形式見圖2[20]，其中：曲線A為趨勢性收斂的狀態(tài)，屬于趨勢性變化正常；曲線B、C、D為趨勢性不收斂的狀態(tài)，屬于趨勢性變化異常。

圖2 測值趨勢性變化的典型表現(xiàn)形式

1.4 變化規(guī)律異常

渠堤工程在正常運行過程中，無論是時間上還是空間上，各監(jiān)測效應(yīng)量自有其客觀的規(guī)律性。一旦實測成果偏離了這種應(yīng)有的客觀規(guī)律性，則可能是觀測成果本身不可靠，或者是工程安全狀況出現(xiàn)了異常。因此，實測效應(yīng)量變化規(guī)律是否符合其自身應(yīng)有的客觀規(guī)律性，也是判斷工程運行狀態(tài)是否正常的一種評判指標。

2 多指標評判準則

南水北調(diào)中線干線工程規(guī)模宏大，包括渠道工程和各類建筑物。其中，渠道工程以明渠輸水方式為主，局部采用管涵過水。從渠堤斷面來看，包括挖方渠段、填方渠段和半填半挖渠段；從渠堤特性來看，包括膨脹土渠段、濕陷性黃土渠段、高地下水渠段、采空區(qū)渠段等。

2.1 基于多測點的評判準則

渠堤工程運行性態(tài)一旦出現(xiàn)異常，不會只在某一個孤立的測點部位得到反映，而是會在一定影響范圍內(nèi)的多個測點部位得到體現(xiàn)。因此，單個測點測值異常，并不代表該斷面或該區(qū)域的運行性態(tài)就一定出現(xiàn)了異常，而應(yīng)對該斷面或該區(qū)域內(nèi)的所有測點進行綜合分析才能做出判斷，并著重分析各測點監(jiān)測信息之間的關(guān)聯(lián)性。

基于多測點的評判準則，應(yīng)在分析單測點測值異?，F(xiàn)象的基礎(chǔ)上，重點研究是孤立的單個測點出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，還是成片的多個測點都出現(xiàn)了異常現(xiàn)象，以及所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象在不同測點之間是否具有關(guān)聯(lián)性。

多測點測值異常表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性。渠堤工程安全監(jiān)測主要以監(jiān)測斷面的形式布置，包括重點監(jiān)測斷面和一般監(jiān)測斷面。在同一監(jiān)測斷面上，布置有多個監(jiān)測測點。渠堤工程運行性態(tài)一旦出現(xiàn)異常，在同一監(jiān)測項目上的各測點測值都會表現(xiàn)出不同程度的異常；也就是說，異?，F(xiàn)象通常不會只出現(xiàn)在孤立的單個測點上，異?，F(xiàn)象在具有關(guān)聯(lián)性的多個測點上會表現(xiàn)出一致性。因此，當(dāng)監(jiān)測斷面上的某一個測點測值出現(xiàn)異常而其他測點測值均表現(xiàn)正常時，應(yīng)首先核查異常測值的可靠性，并重點分析測點部位的局部性態(tài)；當(dāng)監(jiān)測斷面上的多個測點測值均出現(xiàn)異常且異?，F(xiàn)象的表現(xiàn)形式基本一致時，應(yīng)首先核查工作基點的穩(wěn)定性，觀測儀器的準確性，并重點分析該監(jiān)測斷面所在渠段的整體運行性態(tài)是否出現(xiàn)了異常。比如，同一監(jiān)測斷面上布置有多個表面垂直位移測點時，如果只有個別測點測值偏大，或不收斂，則可能是測點所在的局部因填筑不密實或其他原因?qū)е鲁两递^大；如果有多個測點的測值均偏大，或均不收斂，則應(yīng)高度重視該監(jiān)測斷面處的渠堤整體運行性態(tài)是否出現(xiàn)了異常。

多測點測值時空分布的關(guān)聯(lián)性。渠堤工程作為一個整體，各測點之間具有物理上的關(guān)聯(lián)性，因而各測點測值在分布上具有協(xié)調(diào)性。對同一監(jiān)測斷面，各表面垂直位移測點的實測值與測點所在部位的堤高應(yīng)具有協(xié)調(diào)性，堤頂測點的測值一般應(yīng)大于馬道測點的測值；一旦出現(xiàn)馬道上測點的表面垂直位移測值過大，則需要重視邊坡是否存在局部失穩(wěn)的可能性。對同一監(jiān)測區(qū)域，渠堤屬于線性工程，同位于堤頂?shù)亩鄠€表面垂直位移測點，沿線路方向在測值分布上應(yīng)具有協(xié)調(diào)性，特別是填高接近、填料相似的渠段；一旦表面垂直位移沿渠堤線路方向的分布圖存在鋸齒狀或漏斗狀或駝峰狀分布等異常分布現(xiàn)象，則需要分析這些異常分布現(xiàn)象的成因，并重點判斷渠堤運行性態(tài)是否出現(xiàn)了異常。對鉆孔測斜管實測內(nèi)部水平位移，其測值在豎向分布上應(yīng)具有協(xié)調(diào)性，一般下部水平位移較小，接近孔口位置水平位移較大，呈漸變的“撓曲”分布；一旦豎向分布圖在中間部位出現(xiàn)較大突變，則應(yīng)分析測斜管在突變測點處是否穿過斷層、破碎帶等軟弱結(jié)構(gòu)面，且軟弱結(jié)構(gòu)面是否發(fā)生剪切破壞。

2.2 基于多效應(yīng)量的評判準則

渠堤工程在運行過程中，在各種荷載組合的作用下，會產(chǎn)生各種效應(yīng)量，如變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等。這些效應(yīng)量從不同的角度對工程安全狀態(tài)給出反映，不同監(jiān)測效應(yīng)量之間也存在著相互作用和相互影響，因而也表現(xiàn)出一定的關(guān)聯(lián)性。

基于多效應(yīng)量的評判準則，以單測點異?，F(xiàn)象的表現(xiàn)形式分析和多測點異?，F(xiàn)象的關(guān)聯(lián)性分析為基礎(chǔ)，重點研究是某一類監(jiān)測效應(yīng)量出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，還是多種效應(yīng)量都出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，以及所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象在不同效應(yīng)量之間是否具有關(guān)聯(lián)性。

多效應(yīng)量監(jiān)測信息之間的關(guān)聯(lián)性，也是分析渠堤工程運行性態(tài)的重要途徑和判斷指標。

同類多效應(yīng)量之間的關(guān)聯(lián)性。同類多效應(yīng)量，是指同一大類(變形類、滲流類或應(yīng)力應(yīng)變類)內(nèi)的多種監(jiān)測效應(yīng)量。同類效應(yīng)量之間一般具有較強的關(guān)聯(lián)性，因此，能更有效地描述工程的整體運行性態(tài)。以渠堤工程變形為例，渠堤變形包括表面變形與內(nèi)部變形等。渠堤運行狀態(tài)正常時，表面變形、內(nèi)部變形的測值表現(xiàn)也會是正常的。渠堤工程運行性態(tài)如果出現(xiàn)異常，不僅會在表面變形測值中得到反映，在內(nèi)部變形測值中也會有所體現(xiàn)。比如,表面垂直位移不收斂，同一部位的表面水平位移、內(nèi)部水平位移(傾斜儀)等效應(yīng)量也很有可能是不收斂的,如同時出現(xiàn)表面變形和內(nèi)部變形均不收斂的情況，就應(yīng)高度重視該部位渠堤工程的整體運行性態(tài)出現(xiàn)了異常。同類多效應(yīng)量之間的關(guān)聯(lián)性，在利用多效應(yīng)量評判渠堤工程安全中比較常見。

非同類多效應(yīng)量之間的關(guān)聯(lián)性。非同類多效應(yīng)量之間的關(guān)聯(lián)性，是指變形類、滲流類與應(yīng)力應(yīng)變類這些大類監(jiān)測效應(yīng)量之間的關(guān)聯(lián)性。渠堤工程作為一個整體，當(dāng)運行性態(tài)出現(xiàn)異常時，在不同大類監(jiān)測效應(yīng)量中均會得到不同程度的反映。比如，如果渠堤工程的防滲系統(tǒng)被削弱，則渠堤內(nèi)的實測滲壓水位就會升高，渠堤填土性能就會隨之下降，很可能導(dǎo)致渠堤水平位移和垂直位移也隨之增大，一旦非同類多效應(yīng)量同時出現(xiàn)了具有關(guān)聯(lián)性的異常，則應(yīng)高度重視該渠段的整體運行性態(tài)是否出現(xiàn)異常。

2.3 基于巡視檢查的評判準則

渠堤工程安全監(jiān)控既包括儀器監(jiān)測，也包括巡視檢查，因此，渠堤工程安全評判既要依據(jù)效應(yīng)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，也要依據(jù)巡視檢查成果。

渠堤工程巡視檢查應(yīng)重點巡視特殊渠段，包括深挖方渠段(開挖深度大于15 m)、高填方渠段(填土高度大于6 m)、膨脹土渠段、高地下水渠段、采空區(qū)渠段[21]、濕陷性黃土類渠段、砂土筑堤渠段等。

2.3.1深挖方渠段

深挖方渠段應(yīng)重點關(guān)注一級馬道以上邊坡的變形和地下水位變化情況，一級馬道以下襯砌底板的隆起、塌陷等變形情況。如果出現(xiàn)以下情況，應(yīng)對渠堤工程安全狀況給予重點關(guān)注：

邊坡土(巖)體出現(xiàn)滑坡跡象，如表面出現(xiàn)裂縫、土(巖)體發(fā)生崩塌或隆起等現(xiàn)象。

邊坡排水不暢，地下水位升高，如排水管出現(xiàn)淤堵，一級馬道排水溝出現(xiàn)滲水或積水等現(xiàn)象。

襯砌底板不穩(wěn)定，變形異常，如襯砌底板出現(xiàn)隆起、塌陷、開裂等現(xiàn)象。

2.3.2高填方渠段

深挖方渠段應(yīng)重點關(guān)注渠堤堤頂?shù)淖冃吻闆r：外側(cè)堤坡的穩(wěn)定情況。如果出現(xiàn)以下情況，應(yīng)對渠堤工程安全狀況給予重點關(guān)注：

堤頂出現(xiàn)裂縫、塌陷、嚴重的不均勻沉降等異常變形現(xiàn)象。如果出現(xiàn)縱向裂縫，應(yīng)重點分析是否存在堤坡發(fā)生滑坡失穩(wěn)的可能性；如果出現(xiàn)橫向裂縫，應(yīng)結(jié)合表面垂直位移測值分析堤頂?shù)牟痪鶆虺两登闆r，判斷渠堤是否存在填土不密實、填料不均勻或填筑材料不恰當(dāng)?shù)仁┕べ|(zhì)量問題。

外側(cè)堤坡出現(xiàn)滑坡跡象。如外側(cè)坡腳出現(xiàn)隆起、開裂等異常變形現(xiàn)象，堤坡上部出現(xiàn)裂縫、塌陷等異常變形現(xiàn)象。

外坡坡腳出現(xiàn)滲透破壞跡象。如坡腳出現(xiàn)積水、浸泡、滲漏水等異常滲流現(xiàn)象和管涌、流土等滲透破壞現(xiàn)象，外側(cè)堤坡下部出現(xiàn)散浸現(xiàn)象，反濾體出現(xiàn)塌陷、土體流失或淤堵等現(xiàn)象。

2.3.3其他特殊渠段

膨脹土渠段。膨脹土特性與土體干濕變化相關(guān)，遇水膨脹、失水收縮，易產(chǎn)生裂隙，具有漲縮性、裂隙性等特點，其破壞模式可歸納為裂隙強度控制下的滑坡和膨脹作用控制下的滑坡，處理措施主要為換填法，即在一定范圍內(nèi)采用非膨脹土置換膨脹土?；谝陨显?，對膨脹土渠段，應(yīng)重點關(guān)注膨脹土含水率變化引起的裂縫、塌陷、滑塌、隆起等異常變形現(xiàn)象。同時，膨脹土具有超固結(jié)土特性，在應(yīng)力釋放后土體變形會出現(xiàn)反彈，在渠堤表面變形上可能表現(xiàn)為上抬。因此應(yīng)結(jié)合表面垂直位移觀測成果，重點巡查和分析渠堤是否存在持續(xù)的上抬變形。

高地下水渠段。南水北調(diào)中線干線工程沿線穿越高地下水渠段(地下水水位高于渠底高程)約470 km，其中地下水水位高于渠內(nèi)設(shè)計水位的渠段約160 km。對高地下水渠段，采取全斷面混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，以避免外水滲入渠道影響水質(zhì)。但是，受高地下水位的頂托，有可能導(dǎo)致渠道襯砌底板發(fā)生抗浮失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為襯砌底板隆起破壞?；谝陨显?，對于高地下水渠段，應(yīng)重點巡查襯砌底板結(jié)構(gòu)的狀況，以及導(dǎo)致襯砌底板抗浮失穩(wěn)的主要影響因素。比如，重點巡查混凝土底板是否出現(xiàn)裂縫、隆起等現(xiàn)象，渠道集水井水位是否正常，渠道外水水位是否超過渠道水位，抽排水設(shè)施是否完好，逆止閥是否存在堵塞、損壞等現(xiàn)象。

采空區(qū)渠段。南水北調(diào)中線干線工程在禹州管理處穿越4處煤礦采空區(qū)，累計長度3.11 km，從采空區(qū)頂板巖層向上形成垮塌帶、裂隙帶、彎曲帶“三帶”破壞形式。穿越采空區(qū)的渠堤工程包括全挖方、全填方和半填半挖方渠段型式。為保障工程運行安全，對采空區(qū)采用注漿法進行處理?；谝陨显?，對采空區(qū)渠段，應(yīng)重點巡查穿越采空區(qū)的渠堤是否存在裂縫、塌陷等破壞現(xiàn)象，嚴重的不均勻沉降、不收斂的傾斜及水平位移等異常變形現(xiàn)象，滲漏等異常滲流現(xiàn)象。同時，采空區(qū)范圍大，影響范圍廣，因此巡查范圍應(yīng)擴大到渠堤以外的地表，重點巡查地表下沉、地表裂縫等破壞現(xiàn)象，以及嚴重的大范圍不均勻沉降等異常變形，特別是地表是否形成凹陷洼地。

3 應(yīng)用實例

以南水北調(diào)中線干線工程一段約1.5 km長度的典型高填方渠段為例，采用多指標評判準則對該渠段進行安全評判。該填方渠段填高9～17 m，地面高程119～122 m，該渠段內(nèi)布置了多個變形監(jiān)測斷面，包括表面垂直位移監(jiān)測斷面、表面水平位移監(jiān)測斷面、測斜管內(nèi)部水平位移(傾斜)監(jiān)測斷面、沉降儀內(nèi)部垂直位移監(jiān)測斷面等。該渠段平面布置見圖3。

圖3 該渠段平面布置

3.1 表面垂直位移

該渠段布置了17個表面垂直位移監(jiān)測斷面，共66個測點。各表面垂直位移測點整體上呈下沉變化，自2016年5月起，部分測點的累計沉降量開始超過設(shè)計警戒值(100 mm)，同期工程巡查發(fā)現(xiàn)堤頂出現(xiàn)裂縫，外側(cè)路肩存在隆起、裂縫、空洞等損壞現(xiàn)象。截至2018年12月，最大值超過設(shè)計參考值(50 mm)的測點共22個，最大值超過設(shè)計警戒值(100 mm)的測點共4個。該渠段左岸堤頂代表性測點表面垂直位移過程線見圖4。由圖4可以看出，該渠段多個測點持續(xù)下沉的趨勢性變化尚未收斂，少數(shù)測點趨勢性有所增大。

圖4 該渠段代表性測點表面垂直位移過程線

綜合來看，該渠段實測表面垂直位移多個測點“測值偏大”，且“存在未收斂的趨勢性變化”，因此可以初步判斷該渠段表面垂直位移實測性態(tài)存在異常。

3.2 表面水平位移

由于該渠段多個表面垂直位移測點測值出現(xiàn)異常，2016年6月在該渠段A、B、C和D共4個監(jiān)測斷面上增設(shè)了13個水平位移測點，A、B、C和D監(jiān)測斷面分別位于表面垂直位移的4號、6號、11號和14號監(jiān)測斷面處。B監(jiān)測斷面表面水平位移變化過程線見圖5。

圖5 B監(jiān)測斷面代表性測點表面水平位移變化過程線

從圖5可以看出，該斷面右岸的TP01-B、TP02-B和TP03-B共3個測點均存在向渠道外側(cè)的趨勢性變形，其中:TP01-B、TP03-B兩測點2018年4月以來的水平位移變化速率大于前期，屬于“存在未收斂的趨勢性變化”:TP02-B測點于2018年10月發(fā)生了突變，表面水平位移由-39.5 mm突變?yōu)?116.1 mm，經(jīng)查該突變系受10月份鉆充填孔灌漿施工擾動影響所致，不屬于渠堤結(jié)構(gòu)變異引起的運行性態(tài)異常。

3.3 內(nèi)部水平位移

2016年6月在該渠段A、B、C共3個監(jiān)測斷面上各新增1根測斜管(IN01-A、IN01-B、IN01-C)觀測渠堤內(nèi)部水平位移。

截至2018年12月，3根測斜管實測最大累計內(nèi)部水平位移分別為-58.7、-208.7、-60.1 mm，均位于孔口或接近孔口；各測斜管實測內(nèi)部水平位移主要表現(xiàn)為上大下小，位移分布基本合理；但實測內(nèi)部水平位移“存在未收斂的趨勢性變化”，與相應(yīng)部位表面垂直位移、表面水平位移的趨勢性變化基本一致。

此外，部分測斜管孔口累計水平位移2018年11月08日發(fā)生了由-155.51 mm至-221.39 mm的突變。經(jīng)查，該突變是由于11月初該斷面渠堤二級馬道進行土方填筑碾壓造成的，不屬于渠堤結(jié)構(gòu)變異引起的運行性態(tài)異常。

3.4 綜合評判與處理

綜合上述分析，該高填方渠段內(nèi)多個表面垂直位移監(jiān)測斷面上的多個測點表現(xiàn)出“測值偏大”且“存在未收斂的趨勢性變化”的異?，F(xiàn)象，且異?，F(xiàn)象在多測點之間具有較強的關(guān)聯(lián)性，適用于多測點評判準則；多個表面水平位移測點和多個內(nèi)部水平位移測點實測過程線表現(xiàn)為“存在未收斂的趨勢性變化”，且異?，F(xiàn)象在多效應(yīng)量之間具有較強的關(guān)聯(lián)性，適用于多效應(yīng)量評判準則。因此，基于本文提出的“多測點”“多效應(yīng)量”評判準則，可以判定該渠段運行安全性態(tài)出現(xiàn)了較為明顯的異常。

2018年5月—2019年6月對該渠段進行了加固處理，對堤身進行了加寬加厚，并設(shè)置了防滲體。處理后，各監(jiān)測效應(yīng)量變化趨勢有所減緩，并趨于收斂，目前該部位運行安全性態(tài)已得到明顯改善，該問題已由“重點異常問題”降低為“一般異常問題”。

4 結(jié) 語

監(jiān)控指標是保障引調(diào)水工程安全運行的科學(xué)判據(jù)。定量數(shù)值形式的監(jiān)控指標主要針對單個監(jiān)測測點和工程局部性態(tài)，對長距離引調(diào)水工程則需要基于多源信息、工程經(jīng)驗和專家知識凝練出定性評判準則，與定量監(jiān)控指標相互配合，共同保障引調(diào)水工程安全。

定性評判準則的建立以單測點測值異常表現(xiàn)為依據(jù)，以監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡檢成果為基礎(chǔ)，重點研究多源信息之間的關(guān)聯(lián)性。其中，基于多測點的評判準則重點突出多測點測值異常表現(xiàn)上的關(guān)聯(lián)性和空間分布上的關(guān)聯(lián)性，基于多效應(yīng)量的評判準則重點突出不同監(jiān)測效應(yīng)量之間相互作用和相互影響的關(guān)聯(lián)性，基于巡視檢查的評判準則重點結(jié)合不同特性渠堤工程的破壞機理。在對渠堤工程整體運行性態(tài)作出評判時，應(yīng)綜合分析多測點、多效應(yīng)量以及巡視檢查等多源信息。

定性評判準則是渠堤工程安全監(jiān)控指標的一種重要表現(xiàn)形式，在工程安全監(jiān)控中具有特殊的重要地位。本文提出了一個基于定性準則的渠堤工程安全評價思路，以期促進定性評判準則的深入研究，這些定性準則還有待在工程運行中進一步檢驗和補充，并加強定性準則在計算機實現(xiàn)方面的研究。