观音阁水库静力水准监测坝体的位移分析

观音阁水库静力水准监测坝体的位移分析

高峰

(辽宁江海水利工程公司， 辽宁 沈阳110003)

【摘要】本文以观音阁水库大坝安全监测监控系统改造为背景，以多年静力水准监测数据为依托，以自然年监测资料为分析基础，采用数据过程线对比法，对监测资料进行横向比较、分析，确定测区内各测点位移的方向和变幅的大小，得出测区整体位移规律，从而对水库的日常安全运行提供有力的技术支持。

【关键词】观音阁水库；静力水准监测系统；坝体位移；分析

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.09.015

中图分类号：TV512

Analysis of static water level monitoring dam displacement in

Guanyinge Reservoir

GAO Feng

(LiaoningJianghaiWaterConservancyEngineeringCo.,Ltd.,Shenyang110003,China)

Abstract:In the paper, dam safe monitoring and supervision system reform in Guanyinge Reservoir is adopted as background. Static water level monitoring data for many years is adopted as support. Monitoring data in natural years is adopted as analysis basis. Data process line comparison method is adopted for horizontal comparison and analysis on monitoring data. Displacement direction and size of displacement of all monitoring points in the measurement area are determined. Overall displacement rules in the measurement area are obtained, thereby providing powerful technical support for daily safe operation of the reservoir.

Key words: Guanyinge Reservoir; static water level monitoring system; dam displacement; analysis

1概述

观音阁水库位于太子河干流上游，距本溪市40km，控制流域面积2795km2，大坝为碾压式混凝土重力坝(RCD)，坝长1040m，共分65个坝段，由挡水坝段、溢流坝段、底孔坝段和电站坝段组成，总库容21.68亿m3。观音阁水库是以城市供水和防洪为主，兼顾灌溉、发电和养鱼，是我国首座采用RCD碾压混凝土筑坝技术修建的大(1)型水利枢纽工程[1]。

2系统建设背景

观音阁水库原大坝安全监测系统始建于1990年6月，1996年6月竣工并投入使用，根据当时规范和我国大坝安全监测系统自动化水平，采用集中式数据采集系统，分为内部监测、外部监测和地震监测三大部分。

原系统经过施工安装和十余年的运行，内部监测、外部监测传感器已有许多部分失效，其原因是：ⓐ传感器基本上达到预期寿命；ⓑ坝体内埋设传感器对于碾压式混凝土的施工方法难于满足要求；ⓒ外部监测用的系统设备已停产淘汰。2003年5月，所有自动化监测系统全部停止了工作[2]。

经专家会议讨论与论证[3]，观音阁水库大坝安全监测监控系统改造工程，采用国内先进、成熟、实用且经济的大坝安全监测技术进行建设，静力水准监测系统为本次改造项目之一。

3系统布置

观音阁水库廊道共分为3层，静力水准系统按照设计要求布置在顶层廊道，每个坝段安装一台静力水准仪[4]，共45个测点，由于受溢流坝段坝体结构限制，顶层廊道分为3段测区且不在同一高程上，每段测区之间依靠双金属标进行高程传递和数据连接[5]。测点编号按如下规则实施[6]：“JL”表示为静力水准；后续数字为坝段号，JL14和JL29分为上、下两测点。如JL33，为静力水准33号坝段测点，静力水准监测系统测点布置见图1。

4监测数据分析

在数据库中任意截取某时间段的数据(时间段为2012年1月—2013年12月)，对45个静力水准监测点位移数据进行统计计算和数据过程线分析。

由于静力水准仪监测坝体竖向位移，按国标规定坝体下沉为“+”，上升为“-”。顶层廊道第一测区包括测点JL0～JL14上，其中正向位移最大点为JL5，位移值为2.39mm，位移时间为2013年4月16日，JL5时间点监测数据见图2；负向位移最大点

图2　JL5时间点监测数据

为JL8，位移值为4.0mm，位移时间为2013年8月16日，JL8时间点监测数据见图3；第一测区位移变幅值为6.39mm，其中单点位移变幅最大点为JL8，位移值为4.32mm。JL5点过程线见图4，JL8点过程线见图5。

图3　JL8时间点监测数据

图4　JL5点过程线

图5　JL8点过程线

顶层廊道第二测区包括测点JL14下～JL29下，其中正向位移最大点为JL22，位移值为1.10mm，位移时间为2013年6月28日，JL22时间点监测数据见图6；负向位移最大点为JL14下，位移值为2.63mm，位移时间为2012年10月12日，JL14下时间点监测数据见图7；第二测区位移变幅值为3.73mm，其中单点位移变幅最大点为JL29下，位移值为2.38mm。JL22点过程线见图8，JL14下点过程线见图9，JL29下点过程线见图10。

图6　JL22时间点监测数据

图7　JL14下时间点监测数据

图8　JL22点过程线

图9　JL14下点过程线

图10　JL29下点过程线

顶层廊道第三测区包括测点JL29上～JL42，其中正向位移最大点为JL31，位移值为4.74mm，位移时间为2013年4月7日，JL31时间点监测数据见图11；负向位移最大点为JL35，位移值为6.10mm，位移时间为2012年9月27日，JL35时间点监测数据见图12；第三测区位移变幅值为10.84mm，其中单点位移变幅最大点为JL35，位移值为6.67mm。JL31点过程线见图13，JL35点过程线见图14。

图11　JL31时间点监测数据

图12　JL35时间点监测数据

图13　JL31点过程线

图14　JL35点过程线

静力水准位移监测统计情况见下页表。

静力水准位移监测统计表

5结语

通过对45个静力水准测点数据整理、对比，特别是对测点JL5、JL8、JL14下、JL22、JL29下、JL31、JL35的数据过程线分析，总结如下：

在每年春、夏季节，坝顶三段测区下沉移位；秋、冬季节，上升移位。移位方向随季节呈均匀的周期性变化。

顶层廊道第二测区为溢流坝段，受坝体结构限制，测点位移变幅极值点较其他两段测区存在滞后现象，一般滞后在2～3个月左右。

因顶层廊道第二测区测点位置相对较低，位移变幅较其他两个测区不十分明显。测区最大变幅(3.73mm)与单点最大变幅(2.38mm)均小于其他两段测区对应值。

通过对比第一测区和第三测区静力水准测点的过程线可知，同一监测期内，第三测区的测点变幅普遍大于第一测区的测点变幅。第三测区坝体较为“活跃”，受温度、气候影响明显。这是因为第一测区左侧与山体相邻，为不易动区域，而第三测区右侧为挡水坝段，为易动区域，所以第三测区更为“活跃”。

参考文献

[1]赵越.观音阁水库大坝安全监测监控系统改造工程设计报告(二期)[R].辽宁:2008.11.

[2]马传波.观音阁水库大坝安全监测监控系统改造工程设计报告[R].辽宁:2007.7.

[3]姜润文.观音阁水库大坝碾压混凝土温度场分析[J].水利建设与管理,2014(11).

摘要[4]何晓业.静力水准系统的最新发展和应用[C]//《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛集.北京：《测绘通报》编辑部，2008.

[5]戴贵爽,徐进军.流体静力水准测量系统精度分析与应用[J].地理空间信息，2010(10).

[6]韩启民.观音阁水库静力水准高程传递技术探讨[J].水利建设与管理,2015(1).