白龟山水库土石坝变形监测资料分析

2013-08-15河南省白龟山水库管理局

河南水利与南水北调 2013年4期

□高伟（河南省白龟山水库管理局）

1.水库情况介绍

白龟山水库是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉和工业城市用水的综合利用的大（2）型年调节半平原水库。水库枢纽主要建筑物有：拦河坝、顺河坝﹑北付坝、泄洪闸和南北干渠渠道闸。白龟山水库于2008年10月开始经过大坝安全鉴定及防洪标准的复查，结合水库实际情况及河南省财力，开始了除险加固工程。目前大坝新旧测压管，浸润线及井间压力管共计183根，水尺8个。

拦河坝（主坝）为均质土坝，坝长1570 km，最大坝高23.40 m，坝顶宽7.0 m，顺河坝（付坝）坝长18.3 km，最大坝高16.30 m，坝顶宽6.0 m；泄洪闸设7孔11 m×10m弧形钢闸门，最大泄量7105 m3/s；北干渠渠道闸设3孔5 m×3.5m的弧形钢闸门，最大泄量333 m3/s。南干渠渠道闸设2孔2 m×3 m的平板钢闸门，最大泄量50 m3/s。库区左岸（北侧）为凤凰山，山丘连绵，右岸为宽阔平原，顺河坝与拦河坝相接于白龟山。

2.变形监测资料分析

在土石坝安全监测中，主要监测项目有竖向位移、水平位移、裂缝、浸润线、渗流量、土压力、孔隙水压力等，这些数据分散不集中，时间跨度长，并且无规律可寻，数据处理与分析便成为一项繁杂的工作。水库大坝观测资料整理分析主要包括观测资料的整理、整编和分析。

2.1 观测资料的整理和整编

这一阶段的主要工作是对现场观测所取得的资料加以整编，编制成图表和说明，使它成为便于使用的成果，其具体内容如下：校核各项原始记录，检查各次变形观测值的计算有否错误；对各种变形值按时间逐点填写观测数值表；绘制各种变形过程线，大坝坝体变形分布图。定期整编刊印，是在平时资料整理基础上，按规定时段对监测资料进行全面整理，汇编和分析，并附以简要安全分析意见和编印说明后刊印成册。在运行期，一般整编工作至少每年一次。

2.2 观测资料的分析

资料分析方法一般采用比较法、作图法、特征值统计法和数学模型法等。这一阶段是分析归纳建筑物变形过程、变形规律、变形幅度。分析变形原因，变形值与引起变形因素之间的关系，找出它们之间的函数关系，进而判断大坝坝体的工作情况是否正常。在积累了大量观测数据后，可以进一步找出大坝坝体变形的内在原因和规律。这一阶段的工作可分为：成因分析,是对大坝结构本身（内因）与作用在大坝坝体上的荷载（外因）以及观测本身，加以分析考虑，确定变形值变化的原因和规律性；统计分析,根据成因分析，对实测数据进行统计分析，从中寻找规律，并导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系；变形预报和安全判断,在成因分析和统计分析的基础上，可根据求得的变形值与引起变形因素之间的函数关系，预测未来变形值的范围和判断建筑物的安全。大坝监测资料整编是将土石坝安全监测的各种原始数据和有关文字图标等材料经过审查考证，综合整理成系统化、图表化的监测成果，并汇编刊印成册。

资料分析方法一般采用比较法、作图法、特征值统计法和数学模型法等，资料整编的数据采集通过变形观测、管水位量水堰观测、水文气象观测等途径。变形观测主要是指拦河坝、顺河坝、北干渠的垂直位移观测。管水位量水堰观测主要是指各种管水位的观测，从收集的资料来看，大部分测压管管水位与库水位相关性较好，尤其是测压管能有效反映大坝内部的渗透压力和侵润线情况，是大坝安全监测必不可少的一项工作。变形观测的资料整编，通常是将各种变形值编绘成各种图表，如：拦河坝垂直位移观测表；拦河坝竖向位移关系曲线；北干渠垂直位移观测表；顺河坝垂直位移观测表等。管水位量水堰观测的资料整编，通常是通过绘制统计表、过程线和相关线来完成的，如：拦河坝渗流量-库水位-降雨量过程线、拦河坝渗流量-库水位相关线；顺河坝渗流量-库水位-降雨量过程线、顺河坝渗流量-库水位相关线、测压管管水位统计表、顺河坝垂直位移观察表等，这些图表可用于了解判断大坝的运行状况是否正常以及大坝坝体的变形规律。

水文气象数据与库水位变化息息相关，特别是降雨量对水库的日常运行影响很大，需要建立独立的图表，来监测水库的运营情况，及时发现问题并作出正确的决策，如泄洪闸北干渠南干渠是否需要开闸放水，以保证大坝的安全。