4.1 數據的趨勢性分析
對監測值序列以365 d為區間、步長為10 d進行滑動濾波,以濾去序列中年周期以內的短周期變化和隨機波動,得到反映其序列長期性變化趨勢的過程線。通過對各測點測值趨勢性和周期性的分析與比較,可找到測點之間的相關程度和滯后相位。UP10與庫水位相關密切,水位變化趨于同步;UP9、UP11的水位變化主要受降雨量的影響,但有7 d 左右的滯后期;UP12 與庫水位無明顯的相關性,應主要受右岸邊坡地下水位及降雨等的影響。庫水位與測壓管水位測值過程線見圖5~8。
4.2 統計分析
對壩體滲流而言,各測點水位與其所處的位置、上下游水位變化、降雨量、筑壩材料的滲透性等因素有關,由于庫水位變化傳遞到心墻和其它區域的測點存在一定的滯后時間,所以相應測點還與前期庫水位有關。氣溫也一樣,與前期氣溫有關。歸納起來,影響壩體滲流變化的因素主要包括庫水位、降雨量、氣溫和時效。根據具有自由表面的無壓滲流支配的基本特性,大壩右岸繞壩滲流總體的統計模型[2]可表示為:
式中:
根據選定的統計模型,取測點數據進行逐步回歸,部分測點簡要回歸成果見表1。
大壩右岸繞壩滲流測壓管UP9統計模型為:
H=313.36 + 0.71H1-3-5.256H04 + 0.014T0 + 0.027T1-3 +1.891R1-3+31.045ln(1+t)(3)
式中,H 為滲壓水位;H0為當日庫水位;H1-3為前3日庫水位平均值;T0為當日氣溫;T1-3為前3日氣溫平均值;R1-3為前3日降水量平均值;t 為觀測日期距時效算日間隔天數;時效首日期為2005年11月30日。
右岸邊坡地下水位主要受到上游水位、邊坡地下水位、氣溫變化及降雨等的影響,但不同部位主導因素不同。
右岸測壓管均靠近右壩肩山體,受積雪融水、降雨和綠化灌溉的影響較大。壩面綠化帶經過灌溉后,右岸滲壓水位均有不同程度的小幅上升趨勢,其中UP9上升幅度最大。利用人工澆灌試驗[3],對4支測壓管區域分別澆灌同等份量的水,發現測壓管與澆灌后的變化趨勢相一致。

Fig. 4 Graph of reservoir level and monitored piezometer level

Fig. 5 Graph of rainfall, reservoir level and monitoring data of piezometer UP9

Fig. 6 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP10

Fig. 7 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP11

Fig. 8 Graph of reservoir level and monitoring data of piezometer UP12

Fig. 9 Comparison of simulated piezometer level and monitored piezometer level
表1 大壩右岸測壓管回歸分析簡要成果
Table 1: Results of regression analysis on piezometer level

表2 大壩右岸測壓管水位測值特征值統計表
Table 2: Statistics of eigenvalues of monitored piezometer level data

4支測壓管的施工工藝均相同,但受地理位置及回填料的影響,影響測壓管滲壓水位的主導因素不同。經日常數據顯示及試驗成果分析,測壓管UP9埋設地質情況較復雜,周圍巖體存在較大裂隙,致使UP9滲壓水位受裂隙水影響較大,而其余三支測壓管地質條件較好,受裂隙水影響較小。右岸測壓管自投入運行以來運行良好,無淤堵現象。
大壩右岸邊坡測壓管在2005年11月30日始有測值,UP9在941.26~956.95 m之間波動,變幅為15.69 m,與庫水位存在一定的相關性,主要受右岸邊坡地下水位及降雨等的影響;UP10 在929.72~936.48 m之間波動,變幅為6.76 m,與庫水位存在一定的相關性,主要受到通過大壩的滲流以及右岸邊坡地下水位等的影響;UP11在917.50~926.49 m之間波動,變幅為8.99 m,與庫水位存在一定的相關性,受到通過大壩的滲流、右岸邊坡地下水位以及降雨等的影響;UP12在915.66~922.18 m之間波動,變幅為6.52 m,與庫水位無明顯的相關性,主要受左岸邊坡地下水位及降雨等的影響。
大壩壩體及右岸滲透總體是穩定的。
5 結語
通過對壩體監測資料進行分析,可以掌握壩體右岸滲流狀態變化的規律[4]:右岸邊坡地下水位主要受到上游水位、邊坡地下水位及降雨等的影響,但不同部位主導因素不同。此外,壩體輪廓、土體固結等都能對壩體滲流產生影響。根據所掌握的規律建立數學模型,可以較好地反映大壩的滲流狀態,分析結果表明,壩體滲流狀態逐漸趨于穩定,滲流狀態正常。
參考文獻:
[1] 國網南京自動化研究院大壩及工程監測研究所,南京南瑞集團公司大壩工程監測分公司.大壩及工程安全監測儀器及自動化系統培訓教材[M].2008:205-206.
[2] 吳中如.水工建筑物安全監控理論及其應用[M].北京:高等教育出版社,2003.
[3] 梁波.土石壩測壓管水位觀測資料分析方法[J].大壩與安全,2005,(4):36-38.
[4]中國水利水電科學研究院.新疆恰甫其海水利樞紐工程安全監測資料分析評價[R].225-231.
作者簡介:張雪芹(1982-),女,從事大壩安全監測工作。
注:分析時段為2005年11月30日~2010年5月7日 注:分析時段為2005年11月30日~2010年5月7日圖9 大壩右岸測壓管水位模擬過程線及實測過程線比較圖圖8 庫水位與大壩右岸測壓管UP12水位測值過程線圖7 庫水位與大壩右岸測壓管UP11水位測值過程線圖6 庫水位與大壩右岸測壓管UP10水位測值過程線圖5 降雨量、庫水位與大壩右岸測壓管UP9水位測值過程線圖4 庫水位與大壩右岸測壓管水位測值過程線H為滲壓水位;H0為當日庫水位;Hi-j為前期庫水位均值;R0為當日降雨量;Ri-j為前期降水量均值;T0為當日氣溫;Ti-j為前期氣溫平均值;t 為時效。2 大壩右岸測壓管UP9監測數據的可靠性檢查1 大壩測壓管布置圖