4.1 数据的趋势性分析
对监测值序列以365 d为区间、步长为10 d进行滑动滤波,以滤去序列中年周期以内的短周期变化和随机波动,得到反映其序列长期性变化趋势的过程线。通过对各测点测值趋势性和周期性的分析与比较,可找到测点之间的相关程度和滞后相位。UP10与库水位相关密切,水位变化趋于同步;UP9、UP11的水位变化主要受降雨量的影响,但有7 d 左右的滞后期;UP12 与库水位无明显的相关性,应主要受右岸边坡地下水位及降雨等的影响。库水位与测压管水位测值过程线见图5~8。
4.2 统计分析
对坝体渗流而言,各测点水位与其所处的位置、上下游水位变化、降雨量、筑坝材料的渗透性等因素有关,由于库水位变化传递到心墙和其它区域的测点存在一定的滞后时间,所以相应测点还与前期库水位有关。气温也一样,与前期气温有关。归纳起来,影响坝体渗流变化的因素主要包括库水位、降雨量、气温和时效。根据具有自由表面的无压渗流支配的基本特性,大坝右岸绕坝渗流总体的统计模型[2]可表示为:
式中:
根据选定的统计模型,取测点数据进行逐步回归,部分测点简要回归成果见表1。
大坝右岸绕坝渗流测压管UP9统计模型为:
H=313.36 + 0.71H1-3-5.256H04 + 0.014T0 + 0.027T1-3 +1.891R1-3+31.045ln(1+t)(3)
式中,H 为渗压水位;H0为当日库水位;H1-3为前3日库水位平均值;T0为当日气温;T1-3为前3日气温平均值;R1-3为前3日降水量平均值;t 为观测日期距时效算日间隔天数;时效首日期为2005年11月30日。
右岸边坡地下水位主要受到上游水位、边坡地下水位、气温变化及降雨等的影响,但不同部位主导因素不同。
右岸测压管均靠近右坝肩山体,受积雪融水、降雨和绿化灌溉的影响较大。坝面绿化带经过灌溉后,右岸渗压水位均有不同程度的小幅上升趋势,其中UP9上升幅度最大。利用人工浇灌试验[3],对4支测压管区域分别浇灌同等份量的水,发现测压管与浇灌后的变化趋势相一致。
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Fig. 4 Graph of reservoir level and monitored piezometer level
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Fig. 5 Graph of rainfall, reservoir level and monitoring data of piezometer UP9
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Fig. 6 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP10
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Fig. 7 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP11
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Fig. 8 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP12
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Fig. 9 Comparison of simulated piezometer level and monitored piezometer level
表1 大坝右岸测压管回归分析简要成果
Table 1: Results of regression analysis on piezometer level
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表2 大坝右岸测压管水位测值特征值统计表
Table 2: Statistics of eigenvalues of monitored piezometer level data
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4支测压管的施工工艺均相同,但受地理位置及回填料的影响,影响测压管渗压水位的主导因素不同。经日常数据显示及试验成果分析,测压管UP9埋设地质情况较复杂,周围岩体存在较大裂隙,致使UP9渗压水位受裂隙水影响较大,而其余三支测压管地质条件较好,受裂隙水影响较小。右岸测压管自投入运行以来运行良好,无淤堵现象。
大坝右岸边坡测压管在2005年11月30日始有测值,UP9在941.26~956.95 m之间波动,变幅为15.69 m,与库水位存在一定的相关性,主要受右岸边坡地下水位及降雨等的影响;UP10 在929.72~936.48 m之间波动,变幅为6.76 m,与库水位存在一定的相关性,主要受到通过大坝的渗流以及右岸边坡地下水位等的影响;UP11在917.50~926.49 m之间波动,变幅为8.99 m,与库水位存在一定的相关性,受到通过大坝的渗流、右岸边坡地下水位以及降雨等的影响;UP12在915.66~922.18 m之间波动,变幅为6.52 m,与库水位无明显的相关性,主要受左岸边坡地下水位及降雨等的影响。
大坝坝体及右岸渗透总体是稳定的。
5 结语
通过对坝体监测资料进行分析,可以掌握坝体右岸渗流状态变化的规律[4]:右岸边坡地下水位主要受到上游水位、边坡地下水位及降雨等的影响,但不同部位主导因素不同。此外,坝体轮廓、土体固结等都能对坝体渗流产生影响。根据所掌握的规律建立数学模型,可以较好地反映大坝的渗流状态,分析结果表明,坝体渗流状态逐渐趋于稳定,渗流状态正常。
参考文献:
[1] 国网南京自动化研究院大坝及工程监测研究所,南京南瑞集团公司大坝工程监测分公司.大坝及工程安全监测仪器及自动化系统培训教材[M].2008:205-206.
[2] 吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京:高等教育出版社,2003.
[3] 梁波.土石坝测压管水位观测资料分析方法[J].大坝与安全,2005,(4):36-38.
[4]中国水利水电科学研究院.新疆恰甫其海水利枢纽工程安全监测资料分析评价[R].225-231.
作者简介:张雪芹(1982-),女,从事大坝安全监测工作。
注:分析时段为2005年11月30日~2010年5月7日 注:分析时段为2005年11月30日~2010年5月7日图9 大坝右岸测压管水位模拟过程线及实测过程线比较图图8 库水位与大坝右岸测压管UP12水位测值过程线图7 库水位与大坝右岸测压管UP11水位测值过程线图6 库水位与大坝右岸测压管UP10水位测值过程线图5 降雨量、库水位与大坝右岸测压管UP9水位测值过程线图4 库水位与大坝右岸测压管水位测值过程线H为渗压水位;H0为当日库水位;Hi-j为前期库水位均值;R0为当日降雨量;Ri-j为前期降水量均值;T0为当日气温;Ti-j为前期气温平均值;t 为时效。2 大坝右岸测压管UP9监测数据的可靠性检查1 大坝测压管布置图