福建省东张水库大坝自动化监测系统观测资料分析.pdf

本文由y w u l w 567贡献p d f 文档可能在WAP端浏览体验不佳建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看管理科学福建省东张水库大坝自动化监测系统观测资料分析陈华爱福清市东张水库管理局 福建福清摘 要：目前，大中型水库基本上都建有大坝安全观测系统，并都有若干年的观 测资料，但往往缺少观测资料的分析评价针对这一 问题，对东张水库大坝的观测资 料进行分析，以便更充分发挥观测资料的作用，进一步提高大坝安全管理水平 关键 词：混凝土宽缝重力坝 观测资料 分析 1、工程概况 东张水库位于福建省福清市区 以西10KM处，地处太湖流域龙 江中游石竹山下，控制流域面积200KM2，引水流域面积 102KM2 设计防洪标准200年一遇，校核防洪标准2000年一遇正常蓄水位 54m ，设 计洪水位54.77m ，总库容2.06亿m 3，是一座集防洪、农业 灌溉、城镇供水、发电、旅 游等为一体的大（二）型综合利用的水 库枢纽工程 东张水库工程由混凝土宽缝重 力坝、坝顶溢洪道、左右输水 洞和坝后式发电站等组成坝顶长210m ，分成16个坝段 ，最大坝 高38.50m ，坝顶设4孔10×5.5m 弧形闸门控制溢洪道，溢流堰顶高 程为49. 00m 。

大坝于1957年11月兴建，1958年12月竣工投入运行 1965年7月进行第一次除险 加固，2002年5月，进行第二次除险加 固 1998年6月，东张水库建成了中加合作项 目大坝安全监测自动 化系统，实现了对大坝进行实时、快速、准确监测，为逐步提高 东 张水库运行管理水平创造了基础条件，为大坝安全运行提供科学依 据 2、观测 分析主要内容 资料维护、资料整编、三向裂缝分析、扬压力水位分析、倒 垂线分析 、渗流量分析等 2.1观测资料的维护和整编 2.1.1资料维护：资料维护包括资料录 入、资料修改、资料删 除、资料查询和资料备份操作人员使用计算机对资料进行管 理， 用电子文档方式保存原观资料，避免遗失传统原观资料保存中的安 全隐患 2 .1.2资料整编：按照水利部颁发的《混凝土坝安全监测技术 规范》（SDJ336-89）及 其它技术规范的内容和要求对观测资料进 行整编，主要有打印各观测项目的统计表， 绘制过程线、相关线、 位势过程线等，能够满足水库管理单位年度观测资料整编要求 2.2观测资料的可靠性审查 对已录入资料的可靠性进行基本审查，主要是查找观测 资料 的尖峰值，以避免测量、人工计算、录入等方面产生的错误。

2.3分析评价及其 原则 根据观测项目的不同，我们采用了相应分析评价方法和 中医给患者看病很讲究 辨证施治，这一医疗原则对于解决公 务员心理健康问题同样适用党和政府以及社会 上的方方面面对公 务员心理健康问题的关注，可以称之为精神抚慰；公务员个人的自我心理调适可称之为心理护佑通过这内外两方面的辨证施治，部 分公务员心理压 力肯定会得到一些缓解，心理平衡的目标必然会逐 步得以实现作为社会精英的公务 员群体不仅能够带领人民群众在 改革、发展的社会实践中谱写不朽的光辉篇章，而且 在战胜自身的 心理疾病中也能够表现出应有的坚韧、执著和智慧 我国的公务员队 伍是可以信赖的，是可亲可敬的！ 原则 2.3.1统计模型的建议：分析评价观测数据 ，建立数学统计模 型所建模型依据物理量不同，可以是单因子也可以是多因子模 型根据模型的相关系数、复相关系数和剩余标准差，确定测点测 值规律性，并可进 一步判断观测设施是否可能存在问题及观测资料 的可靠性程度 2.3.2相关分析：计 算观测数据与多个影响因子之间的相关系 数根据相关系数的大小，确定观测数据主 要影响因子及影响大 小，判断观测设施是否可能存在问题。

2.3.3三向裂缝分析：计 算测点沉降率根据沉降率大小，判 断是否需要做进一步的裂缝分析，通过计算纵向 倾度、纵向拉应 变，并与经验极限值比较，判断可能存在横向不均匀沉降裂缝的部 位 2.3.4位势分析：通过扬压力水头的位势计算，确定位势的发 展趋势，并判断该 部位渗流状况 3、观测资料的分析与评价 3.1变形观测及分析评价 3.1.1沉降 在进 行沉降分析时，先建立统计模型，这里采用时间单因子 模型所有模型有以下5个：S＝t p A+ b t pbS＝a t bp a g e 1S＝a e t p S＝a l n (1+b t p ) S＝a l n (1+l n (1+b t p )) 式中，S为沉降，t 为时间，a 、 b 、p 为模型参数，其中p 的变化 范围为1至2建模时，分别用这5个模型计算模型相关 系数和剩余 标准差，据此选择最优模型如在沉降分析时发现坝体可能存在裂 缝， 应进行裂缝分析裂缝分析通过计算纵向倾度和纵向拉应变判 断坝体是否存在横向不 均匀沉降裂缝 倾度计算公式：γ AB = SA ? SB gl注释： 1.《关于科以下公务员心理健康问题的思考》中国选举与治理网 2.《权 力背后隐藏寂寞孤独干部心理健康不容忽视》中国心理 网2005-11-25] （3.《安徽六 成公务员自认身体弱多数人患慢性病》腾讯新闻 网2009年12月22日 4.艾利斯ABC情绪 理论对生活的启示--《科技信息(学术研 究)》2008年29期 5.《解读情绪的密码》美 威廉·詹姆斯大 科 技662010 年第 07 期管理科学式中γAB为相连两测点倾度，SA、SB为测点的沉降量， ?l 为两 测点之间的距 离。

1 纵向水平拉应变计算公式：εx = c Hm a x (S1-2S2+S3)/ ?l 2 2 式 中 ε x 为 纵 向 水 平 拉 应 变 ， c 为 河 谷 地 形 系 数 ， 一 般 取 c =0.3~ 0.5，S1、 S2、S3分别为按顺序排列的三点的总沉降量，Hm a x为最大坝高， ?l 为测点间距如纵向倾度超过临界倾度，可能存 在剪切裂缝 如张拉应变超过极限拉应变，则可能存在横向张拉裂 缝临界倾度和极限拉应变根 据坝体材料的试验获得 3.1.2横向水平位移：在进行横向水平位移分析时，DODAS要建立多因子统计模型统计模型为：S h = Σ f ( H 1 ) + Σ f ( t ) + Σ f ( V H 1 ) + Σf (T)，式中S h 为横向水平位移，H 1 为上游水位，t 为时间，V H1 为上游水位升降速率，T为日均气温统计模型共有4个因子：上游 水位、时间、上游 水位升降速率、日均气温，每个因子的最高幂次 可达3次，通过选择因子和最高幂次 ，可以得到最优模型 3.2三向裂缝观测与分析 三向裂缝观测，测缝计如分开埋设， 按单向处理；如组合一 体埋设，所测得的观测资料按X、Y、Z三向进行分解。

3.2.1 三向裂缝数据超差处理：三向裂缝数据超差处理通过三 向裂缝观测值与库水位一元回 归计算出剩余标准差，找出超过三倍 标准差的观测数据，并给出报警，提示测量数据 可能有错 3.2.2三向裂缝相关分析：相关分析通过计算三向裂缝观测值 与上游水位 、渗流量、温度的相关系数，确定主要影响因子，并 根据相关系数得出如下分析结果 ：（1）相关系数大于0.9，关系密 切；（2）相关系数在0.8与0.9之间，关系比较密 切；（3）相关系 数小于0.8，关系不密切有了以上结果，工程技术人员就可判断 测缝计是否正常，三向裂缝观测值是否可靠，及裂缝状况 3.2.3三向裂缝统计模型 ：周边缝多因子模型，主要考虑作用水 头、温度、时间等因素对三向裂缝的影响作 用水头是上游水位在测 点处的水荷载，它影响三向裂缝各个方向的变形通过建立统 计模 型，可以看出裂缝变化规律，各因子对其影响程度统计模型为： S＝a 0+a 1H1 +a 2H12+a 3H13+a 4H14+a 5T+a 6T2+a 7T3+a 8T4+a 9l o g (1+t ) 式中S为裂缝观测值，H1为作 用水头，T为气温，t 为时间 3.3扬压力和渗透特性分析 3.3.1扬压力及特性分析： 扬压力的滞后时间较长，应先计算 其滞后时间。

计算中采用下面回归模型：H （ t ） = a H 1 ( t - t 0 ) + b ， 式中H为管水位，H 1为上游水位，t 0为滞后时间， t 为观测日期， a 、b 为模型参数对于某时间段的扬压力，设定不同的t 0 ，可以得到不同的相关系数相关系数最大时，t 0 即被认为是滞后时间 确定滞后时间， 可进一步建立多因子统计模型统计模型为： H=Σf (H 1 )+Σf (H 2 )+Σf (p )+Σf ( T)，式中H为扬压力，H 1 为上 游水位，H 2 为下游水位，p 为降水量，T为日均气温 统计模式共 有4个因子：上游水位、下游水位、降水量、日均气温每个因子 的最 高幂次可达3次通过选择因子和最高幂次，可以得到最优模 型 为了进一步了解扬 压力的规律，可以通过相关分析确定扬压 力的主要影响因子相关分析计算扬压力与 上游水位、下游水位、 降雨量和日均气温的相关系数，根据相关系数最大值得出如下 分析 结果：（1）相关系数大于0.9，测点水位主要受某因子影响，关系 比较密切；p a g e 2（2）相关系数在0.7与0.9之间，测点水位主要受某因子 影响；（3）相关系数小于0 .7，测点水位与各因子均不相关。

有了 以上结果，工程技术人员就可判断扬压力管的 好坏，观测资料是否 可靠，测点处的扬压力状况 3.3.2位势分析：位势的计算公式 为：φ＝H ? H2 ，式中φ为 H1 ? H 2位势，H为扬压力水位，H 1为上游水位，H 2为下游水位位势分 析对位势进行 一元线性回归，模型为：φ（t ）=a t +b ，式中φ为位 势，t 为观测日期，a 、b 为模型 参数，其中a 为斜率 根据斜率，可以判断扬压力发展趋势，产生如下结果：（1） 斜率大于升高标准值，则扬压力有逐步升高的趋势；（2）斜率小 于降低标准值，则 扬压力有逐步降低的趋势；（3）斜率在两者之 间，且位势差值在标准范围内，则扬 压力较稳定；（4）位势不符 合上面三个条件，则扬压力无明显趋势 3.4渗流量分 析 在渗流量分析之前，要进行渗流量的标准化渗流量标准化 采用下面换算公式：Qs =Q/（0.67+0.033T），式中Qs 为标准化后渗流量，Q为 渗流量观测值，T为温度 将全年的日平均气温看作一条正弦曲 线，以一月平均气温和七月平均气温作为最小值 、最大值与扬 压力分析类似，渗流量也可以建立多因子统计模型，其建立统计 模 型的机制与扬压力的统计模型类似，参见3.3.1。

统计模式为： Q=Σf (H 1 )+Σf (H 2 )+Σf (P)+Σf (T)，式中Q为渗流量，H 1 为上游水 位，H 2 为下游水位，P为降水 量，T为日均气温除了通过建立统 计模型可以看出渗流量的规律，还可以通过相关 分析确定的主要影 响因子，其方法与扬压力相关分析类似 4、运用 4.1三向裂缝资 料分析 对三向裂缝观测资料，要进行异常数据处理、数据超差处 理、相关性分析、 建立统计模型通过分析，对每一测点可以得到 如下类似结论：通过数据审查，J3－ 4－X测点未发现超差数据； 根据相关分析，该测点的测量仪器未见异常，测点的变幅 在正常范 围内，运行基本正常从分析结果可知，有6个测点的超差数据较 多，有3 个测点有少量超差数据，这些数据须要人工进一步审核； 没有测量仪器不正常；有3 个测点的相对位移和库水位的相关性不 明确，原因不明，需进一步深入研究分析 4.2扬压力观测资料分析 对扬压力观测资料，要进行异常数据、滞后时间分析、相关性分析、建立统计模型、位势分析通过分析，对每一测点可以得 到如下类似结论 ：Y3-2：测点主要受上游库水位升降和降雨量大 小的影响，其中雨水在大坝下游坡的 渗透对扬压力的影响更为重 要，因此该测点在。