小浪底水库水位骤变与主坝沉降变化规律分析

洪羽 王志刚

摘 要：大坝安全监测有助于实时掌握被监测体的状态，保障其运行安全。本文简要介绍小浪底水库安全监测点分布及运行情况，整理大坝的安全监测资料，并从大坝安全及稳定性方面分析监测资料。经分析，目前，大坝坝体位移处于合理区间。

关键词：库水位;监测;位移

中图分类号：TV698.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）14-0052-03

Abstract： Dam safety monitoring helps to grasp the status of the monitored body in real time and ensure its safe operation. This paper briefly introduces the distribution and operation of the safety monitoring points of the Xiaolangdi Reservoir， sorts out the safety monitoring data of the dam， and analyzes the monitoring data from the aspects of dam safety and stability. After analysis， at present， the displacement of the dam body is within a reasonable range.

Keywords： reservoir water level;monitoring;displacement

小浪底水库的大坝安全监测将主坝变形作为重点，在主坝上选择3个横断面和2个纵断面作为主要监测断面。三个横断面分别是A-A（D0+693.74）、B-B（D0+387.50）、C-C（D0+217.50），两个纵断面为沿斜心墙轴线断面D-D和沿坝轴线断面E-E。其中，A-A监测断面位于F1断层带上;B-B监测断面位于主坝最大坝高处，此处覆盖层深度约为70 m;C-C监测断面位于左岸岩石基础和河床覆盖层的交界部位。

由于泄水建筑物、发电建筑物均集中布置在左岸山体，设计方案将左岸山体视为主坝的延伸进行加固处理，沿山梁进行帷幕灌浆，灌浆帷幕后面设置排水系统。因此，左岸山体以渗流监测为监测重点，对灌浆帷幕、排水幕以及地下厂房周围地下水位进行监测，同时还布设了变形观测点，对左岸山体的整体变形进行监测。

1 垂直位移监测设计

小浪底水库主坝坝体表面变形监测主要通过监测主坝上、下游坡的8条视准线来实现[1]。8条视准线共有27个工作基点和120个监测点。由于坝体长、监测点变形较大，常规视准线观测方法无法实施，根据现场情况，分别采用小角法、GPS（全球定位系统）技术法、TPS（全站仪定位系统）极坐标法、边角交会法进行水平位移监测，采用几何水准进行垂直位移监测[2-4]。

截至2019年10月底，主坝不同高程视准线测点的累计最大垂直位移变化特征值如表1所示。上游185 m高程视准线由于高程较低，长期淹没于水下，已于1999年停止观测;上游225 m高程视准线在每年库水位低于225 m高程时能进行2～3次觀测，大部分时间停测;上游260 m高程视准线每年在库水位高于测墩时有较短时段停测;其余上游283 m高程视准线和下游155 m、220 m、250 m、283 m高程视准线的项目均正常观测。

2 不同高程视准线的总体变化趋势

截至2019年10月底，主坝累计垂直位移呈持续下沉变化，累计沉降量最大点位于主坝下游侧EL283视准线断面B-B（D0+387.5）处，累计沉降量为1 593.5 mm，达到坝高的1%。同期，坝顶上游侧测点年内最大沉降量为55.0 mm，出现在坝顶上游EL283视准线D0+387处，下游侧年内最大沉降量为39.9 mm，出现在坝顶下游EL283视准线D0+387处。

主坝垂直位移整体呈单调递增的趋势，各测点变化规律一致，均呈下沉变化，变化规律符合土石坝正常位移变化规律。垂直位移测值分布均匀连续，总体来看，主坝垂直方向呈主河床区位移量大、两岸位移量小、坝顶位移量大、高程越低时位移量越小的特点，大坝等沉陷图有很好的分布规律和封闭性。从历年变化量看，蓄水初期变化速率快，近几年变化速率趋缓。

3 防洪运用期同年变化比较

库水位快速下降期间，主坝上、下游各条视准线以B-B监测断面沉降变化最为明显。2012年首次达到历史最高蓄水位（270.10 m），上、下游EL283视准线年度沉降量最大，分别为82.0 mm、65.9 mm，2013年次之;2016年和2017年汛期库水位消落不明显，年度最大沉降量分别为15.9 mm、15.6 mm，明显小于2018年、2019年最大沉降量（分别为55.0 mm、54.0 mm）。2010—2019年，小浪底水库最高库水位和最低库水位监测结果如表2所示，主坝A-A监测断面、B-B监测断面、C-C监测断面不同高程视准线的垂直位移变化特征值如表3所示。

从小浪底水库的库水位变化和上游EL260、EL283视准线测点数据来看，库水位下降阶段主坝沉降量要大于上升阶段主坝沉降量。库水位快速下降过程中，历时越短，日均沉降速率越大，如表4所示。其中以2013年历时最短（日均库水位降幅2.35 m），日均沉降速率达2.81 mm（位于上游EL283视准线）。相较2010年和2011年，2019年日均库水位降幅小，而日均沉降速率大，经分析，这主要与2019年防洪运用期水位较低有关。

4 结语

小浪底水库主坝各测点的垂直位移变化规律基本一致，垂直位移测值分布均匀连续，并呈以B-B监测断面为中心向左右两岸递减的变化规律，符合土石坝一般变化规律。库水位快速下降期，各条视准线总体呈日均库水位降幅越大则日均沉降速率越大的特点，库水位运用较低的年份（2012年211.00 m、2013年212.10 m、2018年212.40 m、2019年209.53 m）沉降台阶变化明显，主河床区在库水位快速下降期的沉降量占全年沉降量的30%～60%，最大达到67.7%（发生于2012年C13测点）。上游沉降变化受库水位影响更明显，从近几年观测结果看，库水位快速下降对年沉降量的影响较大，坝顶下游侧垂直位移速率小于上游侧垂直位移速率，垂直方向位移差整体呈减小变化趋势，进行防洪运用的年份，位移差变化速率较大。

从监测结果来看，主坝坝体和上下游坡垂直变形规律正常，并显示与填筑时间、填筑高度、上游水位等因素相关的变化规律，且变化规律相近，空间分布有明显规律，位移过程线平顺，未发现异常趋势性变化，其均呈位移变化速率减缓的趋势。从库水位快速下降对小浪底水库主坝变形的影响来看，泄洪排沙运用期间，根据上游来水情况，建议小浪底水库最低运用水位按不低于220 m控制。

参考文献：

[1]陈立云，王诗玉，丁媛媛，等.小浪底水利枢纽主坝变形监测资料分析[C]//中国大坝工程学会.水库大坝高质量建设与绿色发展——中国大坝工程学会2018学术年会论文集.北京：中国大坝工程学会，2018：9.

[2]宋书克，尤相增，薛恩泽，等.小浪底工程多源异构监测数据融合应用[C]//中国大坝工程学会.水库大坝高质量建设与绿色发展——中国大坝工程学会2018学术年会论文集.北京：中国大坝工程学会，2018：6.

[3]沈鹏.水平水库大坝监测系统探讨和监测效果分析[J].水利科学与寒区工程，2020（1）：79-82.

[4]罗凤杰，吴宇峰，文云平.某电站大坝变形监测结果初步分析[J].甘肃水利水电技术，2019（11）：62-65.