丰乐水库大坝绕坝渗流观测资料的分析

汪剑强

(黄山市丰乐水库工程管理处，安徽 黄山 245900)

丰乐水库大坝绕坝渗流观测资料的分析

汪剑强

(黄山市丰乐水库工程管理处，安徽 黄山 245900)

文章结合影响丰乐水库大坝绕坝渗流地下水位的因素，对观测资料进行了定性和定量分析。

丰乐水库；绕坝渗流；资料；分析

为观测大坝两岸地下水位变化情况,丰乐水库大坝在左右两岸共布置了19个绕坝渗流观测点,观测地下水位变化,其中左岸11个测孔,编号为2#～12#,右岸8个测孔,编号为15#～22#.

1 绕坝渗流观测资料的定性分析

1.1 相关性分析

为分析绕坝渗流的变化规律,环境量(库水位、降雨等)对绕坝渗流测孔水位的影响及绕坝渗流各测孔之间的相关程度,利用式(1)计算测孔之间以及各测孔与环境量之间的简单相应系数:

(1)

(1) 测孔之间的相关性分析。根据计算结果可知,左岸地下水位2#孔与4#、6#孔的相关性最大,相关系数为0.77和0.68,其次为2#孔与9#孔,相关系数为0.64,且上述孔水位之间呈正相关,其它孔水位之间关系类似,总体而言,各测孔水位之间具有一定相关性,其变化规律有一定的同步性。

(2)各测孔水位与库水位、降雨之间的相关性。通过计算并分析其结果可知水位与左右岸大部分测孔水位相关性相对较大,相关系数处于0.5～0.7之间,说明库水位变化对两岸绕坝渗流的影响较大,且库水位与两岸地下水位变化呈正相关,即库水位升高,孔水位升高;反之亦然。从过程线看,库水位对两岸绕坝渗流有滞后作用,滞后时间与测孔位置有关,一般为半个月以内。而各测孔水位与当天降雨量的相关性较小,最大简单相关系数为0.3,其原因主要是降雨对绕坝渗流的影响,与降雨类型及岸坡入渗条件有关,从降雨和绕坝渗流的过程线看,降雨对绕坝渗流有一定影响,且有滞后作用。

1.2 绕坝渗流观测资料的时空分析

为进一步分析库水位、降雨以及温度等环境量对绕坝渗流的影响,依据各年份人工观测资料绘制了库水位、降雨量、气温与绕坝渗流孔水位过程线,并统计出各典型测孔水位特征值如表1所列。

表1 左右岸绕坝渗流典型测孔水位特征值统计 m

分析其水位过程线的变化规律,发现其测孔水位与库水位、降雨以及温度等环境量均有关联性。

2 绕坝渗流的统计模型分析

2.1 建模原理

由文献[1],影响绕坝渗流的主要因素有水位、降雨、温度等,此外考虑坝前淤积和坝基防渗体的防渗效应的变化,会产生时效影响等,分析时采用的统计模型如式(2)

(2)

其中,H为绕坝渗流测孔水位拟合值,Hw、Hp、Ht、Hθ分别为测孔水压、降雨、温度及时效分量。

(1)水压分量。水压分量计算如式(3)

(3)

其中,h1-6分别为观测日当天、前1天、前2-3天、前4-7天、前8-14天、前15-30天平均库水位;ai(i=1-6)为水压因子回归系数。

(2)降雨分量。降雨分量计算如式(4)

(4)

其中,p1-6分别为观测日当天、前1天、前2-3天、前4-7天、前8-14天、前15-30天降雨量平均值;bi(i=1-6)为降雨分量因子回归系数。

(3)温度分量。大坝左右岸坡温度的变化主要受地下水温度和气温变化的影响,由于无地下水温实测资料,结合大坝实际情况,采用同期坝上气温平均值,模拟岸坡温度变化,即温度分量如式(5)

(5)

其中,t1-6分别为观测日当天、前1天、前2-4天、前5-10天、前11-20、前21-30天坝上气温平均值;ci(i=1-6)为温度分量因子回归系数。

(4)时效分量。时效分量的影响因素较为复杂,参照文献[1],时效分量计算如式(6)

(6)

其中,d1、d2为时效因子回归系数,θ=始测日至观测日累计天数/100,Hθ为时效分量。

综上所述,绕坝渗流测孔水位的统计模型如式(7):

(7)

其中,a0为常数项,其余符号意义同前。

2.2 回归模型

(1)资料系列。由于1994年前各测孔水位资料却测较多,因此本次只对1994-01-01至2000-12-31实测资料进行统计模型分析。

(2)回归模型。采用逐步回归法,由式(7)对左右岸共19个测孔水位资料建立回归模型,求得各测孔回归模型的回归系数及复相关系数(R)和标准差(S)。

(3)精度分析。由计算结果知,19个测孔中,复相关系数在0.7～0.9之间的有13个测孔,占68.4%,复相关系数在0.6～0.7之间的有3个测孔,因此,大部分测孔回归模型精度较高,可用于分析个影响因数对绕坝渗流测孔水位的影响。

2.3 影响因素分析

根据建立的回归模型,计算了典型测孔2000年年变幅的分离结果如表2所列。

表2 典型测孔水位2000年年变幅的分离结果

由表2知,在所有影响绕坝渗流测孔水位的因素中,库水位的变化影响最明显,其水压分量约占年变幅总量的55%～65%;其次是降雨,降雨分量约占年变幅总量的20%～30%;而温度分量和时效分量则分别占测孔水位年变幅的10%～20%和5%以下。

3 结束语

由绕坝渗流测孔水位的定性和定量分析可知,两岸绕坝渗流测孔水位主要受库水位、降雨、环境温度等因素影响;与库水位变化相似,并且孔水位变化滞后于库水位变化时间较短,两者变化有较大的同步性,说明两岸岩体透水性较强。两岸地下水位较高,以及透水性相对较强同步问题对大坝的稳定产生不利的影响因此应加强对两岸绕坝渗流的观测,建议采取适当的工程措施,改善两岸绕坝渗流的状态。

[1] 吴中如．水工建筑物安全监控理论及其应用[M]．南京：河海大学出版社，1990．

[2] 王士军．大坝安全监测资料整编与分析[R]．南京水利科学研究院，2010．

[3] 李棣生.马衙水库坝体防渗处理[J].安徽省水利水电职业技术学院学报，2013，(1)：4-7.

(责任编辑 陈化钢)

Analysis of observation data about seepage bypass dam of Fengle Reservoir Dam

WANG Jian-qiang

( Fengle Reservoir Project Management Office of Huangshan, Huangshan 245000，China)

Combining the factors affecting the underground water level of seepage bypass dam of Fengle reservoir dam, This paper carries out the qualitative and quantitative analysis on the observation data.

Fengle reservoir；seepage bypass dam； observation data；analysis

2015-04-20；

2015-04-22

汪剑强(1967-)，男，安徽黄山人，工程师。主要从事水库大坝运行管理。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.03.004

TV697.2

A

1671-6221(2015)03-0010-03