觀音閣水庫靜力水準監(jiān)測壩體的位移分析

高峰

(遼寧江海水利工程公司， 遼寧 沈陽110003)

【摘要】本文以觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造為背景，以多年靜力水準監(jiān)測數(shù)據(jù)為依托，以自然年監(jiān)測資料為分析基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)過程線對比法，對監(jiān)測資料進行橫向比較、分析，確定測區(qū)內(nèi)各測點位移的方向和變幅的大小，得出測區(qū)整體位移規(guī)律，從而對水庫的日常安全運行提供有力的技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】觀音閣水庫；靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)；壩體位移；分析

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

中圖分類號：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

觀音閣水庫位于太子河干流上游，距本溪市40km，控制流域面積2795km2，大壩為碾壓式混凝土重力壩(RCD)，壩長1040m，共分65個壩段，由擋水壩段、溢流壩段、底孔壩段和電站壩段組成，總庫容21.68億m3。觀音閣水庫是以城市供水和防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電和養(yǎng)魚，是我國首座采用RCD碾壓混凝土筑壩技術(shù)修建的大(1)型水利樞紐工程[1]。

2系統(tǒng)建設(shè)背景

觀音閣水庫原大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)始建于1990年6月，1996年6月竣工并投入使用，根據(jù)當時規(guī)范和我國大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化水平，采用集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分為內(nèi)部監(jiān)測、外部監(jiān)測和地震監(jiān)測三大部分。

原系統(tǒng)經(jīng)過施工安裝和十余年的運行，內(nèi)部監(jiān)測、外部監(jiān)測傳感器已有許多部分失效，其原因是：?傳感器基本上達到預(yù)期壽命；?壩體內(nèi)埋設(shè)傳感器對于碾壓式混凝土的施工方法難于滿足要求；?外部監(jiān)測用的系統(tǒng)設(shè)備已停產(chǎn)淘汰。2003年5月，所有自動化監(jiān)測系統(tǒng)全部停止了工作[2]。

經(jīng)專家會議討論與論證[3]，觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造工程，采用國內(nèi)先進、成熟、實用且經(jīng)濟的大壩安全監(jiān)測技術(shù)進行建設(shè)，靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)為本次改造項目之一。

3系統(tǒng)布置

觀音閣水庫廊道共分為3層，靜力水準系統(tǒng)按照設(shè)計要求布置在頂層廊道，每個壩段安裝一臺靜力水準儀[4]，共45個測點，由于受溢流壩段壩體結(jié)構(gòu)限制，頂層廊道分為3段測區(qū)且不在同一高程上，每段測區(qū)之間依靠雙金屬標進行高程傳遞和數(shù)據(jù)連接[5]。測點編號按如下規(guī)則實施[6]：“JL”表示為靜力水準；后續(xù)數(shù)字為壩段號，JL14和JL29分為上、下兩測點。如JL33，為靜力水準33號壩段測點，靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)測點布置見圖1。

4監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在數(shù)據(jù)庫中任意截取某時間段的數(shù)據(jù)(時間段為2012年1月—2013年12月)，對45個靜力水準監(jiān)測點位移數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算和數(shù)據(jù)過程線分析。

由于靜力水準儀監(jiān)測壩體豎向位移，按國標規(guī)定壩體下沉為“+”，上升為“-”。頂層廊道第一測區(qū)包括測點JL0～JL14上，其中正向位移最大點為JL5，位移值為2.39mm，位移時間為2013年4月16日，JL5時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖2；負向位移最大點

圖2　JL5時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

為JL8，位移值為4.0mm，位移時間為2013年8月16日，JL8時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖3；第一測區(qū)位移變幅值為6.39mm，其中單點位移變幅最大點為JL8，位移值為4.32mm。JL5點過程線見圖4，JL8點過程線見圖5。

圖3　JL8時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖4　JL5點過程線

圖5　JL8點過程線

頂層廊道第二測區(qū)包括測點JL14下～JL29下，其中正向位移最大點為JL22，位移值為1.10mm，位移時間為2013年6月28日，JL22時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖6；負向位移最大點為JL14下，位移值為2.63mm，位移時間為2012年10月12日，JL14下時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖7；第二測區(qū)位移變幅值為3.73mm，其中單點位移變幅最大點為JL29下，位移值為2.38mm。JL22點過程線見圖8，JL14下點過程線見圖9，JL29下點過程線見圖10。

圖6　JL22時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖7　JL14下時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖8　JL22點過程線

圖9　JL14下點過程線

圖10　JL29下點過程線

頂層廊道第三測區(qū)包括測點JL29上～JL42，其中正向位移最大點為JL31，位移值為4.74mm，位移時間為2013年4月7日，JL31時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖11；負向位移最大點為JL35，位移值為6.10mm，位移時間為2012年9月27日，JL35時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖12；第三測區(qū)位移變幅值為10.84mm，其中單點位移變幅最大點為JL35，位移值為6.67mm。JL31點過程線見圖13，JL35點過程線見圖14。

圖11　JL31時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖12　JL35時間點監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖13　JL31點過程線

圖14　JL35點過程線

靜力水準位移監(jiān)測統(tǒng)計情況見下頁表。

靜力水準位移監(jiān)測統(tǒng)計表

5結(jié)語

通過對45個靜力水準測點數(shù)據(jù)整理、對比，特別是對測點JL5、JL8、JL14下、JL22、JL29下、JL31、JL35的數(shù)據(jù)過程線分析，總結(jié)如下：

在每年春、夏季節(jié)，壩頂三段測區(qū)下沉移位；秋、冬季節(jié)，上升移位。移位方向隨季節(jié)呈均勻的周期性變化。

頂層廊道第二測區(qū)為溢流壩段，受壩體結(jié)構(gòu)限制，測點位移變幅極值點較其他兩段測區(qū)存在滯后現(xiàn)象，一般滯后在2～3個月左右。

因頂層廊道第二測區(qū)測點位置相對較低，位移變幅較其他兩個測區(qū)不十分明顯。測區(qū)最大變幅(3.73mm)與單點最大變幅(2.38mm)均小于其他兩段測區(qū)對應(yīng)值。

通過對比第一測區(qū)和第三測區(qū)靜力水準測點的過程線可知，同一監(jiān)測期內(nèi)，第三測區(qū)的測點變幅普遍大于第一測區(qū)的測點變幅。第三測區(qū)壩體較為“活躍”，受溫度、氣候影響明顯。這是因為第一測區(qū)左側(cè)與山體相鄰，為不易動區(qū)域，而第三測區(qū)右側(cè)為擋水壩段，為易動區(qū)域，所以第三測區(qū)更為“活躍”。

參考文獻

[1]趙越.觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造工程設(shè)計報告(二期)[R].遼寧:2008.11.

[2]馬傳波.觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造工程設(shè)計報告[R].遼寧:2007.7.

[3]姜潤文.觀音閣水庫大壩碾壓混凝土溫度場分析[J].水利建設(shè)與管理,2014(11).

摘要[4]何曉業(yè).靜力水準系統(tǒng)的最新發(fā)展和應(yīng)用[C]//《測繪通報》測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇集.北京：《測繪通報》編輯部，2008.

[5]戴貴爽,徐進軍.流體靜力水準測量系統(tǒng)精度分析與應(yīng)用[J].地理空間信息，2010(10).

[6]韓啟民.觀音閣水庫靜力水準高程傳遞技術(shù)探討[J].水利建設(shè)與管理,2015(1).