水库测压管观测数据分析

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1工程概况

河南省鸭河口水库是汉江支流白河上的主要防洪控制性工程。水库控制流域面积3030km2,总库容13.39亿m3。是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业及城市供水，结合发电等综合利用的大（I）型水利枢纽工程。鸭河口水库于2009-2011年进行了除险加固，测压管和渗流量的观测设备有较大的变化，以下选用2012-2014年的观测资料进行数据分析。

2观测设施布置

鸭河口水库为了加强水库的科学管理，掌握工程的运行动态，根据水库大坝地质特征和筑坝施工特点，在1+250、1+300、1+350、1+400、1+500、1+710、1+945、2+470断面处设置坝基测压管。为观测坝体和坝基渗流量，分别设置了黑山头流量堰和电厂流量堰。

3鸭河口水库测压管数据分析

3.1测压管水位成因分析

在水库长期运行过程中，由于蓄水而形成坝体及坝基渗流场，随着上下游水位变化，导致反应渗流场的测压管水位发生变化，而测压管水位高低与上下游水位变化幅度和筑坝材料渗透性有关。同时，由于测压管管口防护不到为等原因，有时降雨会直接渗透到测压管中进而影响测压管水位。此外，在渗透过程中，渗透水克服土颗粒之间的阻力，从上游渗透到测压管需要一定时间，故测压管水位与前期库水位有关。因此综合以上因素，影响测压管水位的主要因素为：上下游水位、降雨和时效。

3.2测压管水位定性分析

测压管水位定性分析的方法较多，可以通过绘制测压管、水库水位过程线和雨量直分图分析，绘制测压管水位与库水位的相关线，根据测压管布置观测断面绘制浸润线，也可以计算测压管的位势并绘制历时过程线，或按时间顺序，绘制库水位与测压管水位时序曲线等。为了合理地分析测压管水位和库水位的关系及坝体坝基渗流情况，根据鸭河口水库实际情况和观测资料序列，通过对坝基测压管在2012-2014年期间的观测资料进行统计分析，绘制大坝测压管水位过程线，观察发现大坝各断面测压管水位与库水位的变化相关性很好，且管水位明显低于库水位10~15m，符合渗流规律。通过对坝基测压管在2012-2014年期间的管水位进行位势计算，绘制大坝测压管位势过程线图,观察发现大坝各断面测压管水位位势变化甚微，基本上水平，说明水库除险加固后渗流基本趋于稳定。

3.3测压管水位相关分析与回归分析

由于土石坝工程的特点，统计模型是一种简单有效的分析方法。通过对测压管观测数据建立数学模型，可以定量地分析库水位、坝体固结和坝前淤积等对测压管水位的影响。本文考虑到降雨等地表水对深埋的坝基测压管水位影响不大，大坝各点渗流场的变化主要受库水位影响，忽略降雨和时间效应等其它影响因子。选取较为完整的2012年1月至2014年12月的库水位和相应的各坝基测压管水位，根据选定的回归模型，建立一元线性回归的数学模型，计算相关系数、判定系数。并通过统计分析，对坝基测压管水位进行分析和变化趋势预测。通常情况下，相关系数在0.80~1.00取值范围内判断变量的相关强度为极强相关。典型断面1+500上的坝基测压管相关系数均在极强相关范围内，是一个线性特征非常明显的实验模型，具有很好的一般性，可以作为标准工作曲线预测高水位时各断面测压管的管水位。

3.4测压管水位预测

采用一元线性回归分析法，根据库水位、坝基测压管水位最佳回归方程，预测正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位时坝基测压管水位。

4渗流量资料分析

渗流量的变化对大坝安全评价最敏感，渗流量观测不仅能了解水库的渗漏损失，更重要的是利用观测资料分析大坝渗流量的变化规律能有效地监视土石坝的安全状况。在渗流处于稳定状态时，其流量与水头保持稳定的相应变化。若渗流量显著增加．有可能发生管涌或集中渗流通道，反之可能是排水体堵塞的反映。在正常情况下，随着坝前淤积，渗流量会逐年减小。如果渗流量随时间发生了较大变化，则意味着渗流场内可能已发生局部的渗透破坏现象，就应及时找出变化原因并采取必要的补救措施。大坝渗流量主要包括两部分，一部分为经坝体渗流到下游的水量，另一部分是从坝基渗流到下游的水量。量水堰仅能量出渗出到地面的水量，它既含有坝体渗水，也含有坝基渗水，还有部分未经量水堰渗透走的，称这部分为潜流。鸭河口水库运行多年来在资料整编分析中，一直把量水堰观测的渗流量进行分析计算，未考虑是否有潜流量影响。为了估算量水堰控制范围内潜流的大小，确保鸭河口水库渗流稳定分析成果的准确性，现根据2012-2014年的渗流量实测资料，绘制渗流量水头过程线和渗流量与水头相关线。

5结语

通过对鸭河口水库大坝主坝坝基测压管观测资料定性分析和回归分析，认为除险加固后整体测压管与水位相关性较好，渗流量稳定，渗流状态正常，坝基防渗性能有效，大坝趋于安全状态。今后，将进一步加强观测和资料分析，以确保大坝渗流及稳定安全。

作者:康宁 李冰 单位:鸭河口水库工程管理局