基于吉林台一级水电站大坝渗流观测资料分析 4页

学兔兔www.xuetutu.com水利水电技术第41卷2010年第6期吉林台一级水电站大坝渗流观测资料分析李圣田，杨蓉，陈智梁，曾茂全，郝佳圣(1．国电新疆吉林台水电开发有限公司，新疆乌鲁木齐830002；2．北京华可实工程技术有限公司，北京100025)关键词：混凝土面板堆石坝；渗流观测；统计模型；渗流预测；统计分析；吉林台一级水电站中图分类号：TV698．1(245)文献标识码：B文章编号：1000—0860(2010)06．0057．04(1)挡水结构(面板、趾板及其接缝)发生破坏。1引言(2)断层处理措施不力，导致沿坝下构造产生集国电新疆吉林台一级水电站，是喀什河流域规划中渗漏。中的第十个梯级电站，位于河流中游、峡谷段中部。(3)帷幕灌浆深度、范围不足，致使库水经较短电站以发电为主，兼有灌溉和防洪效益。2006年大渗径绕过两坝肩及坝基的防渗体系产生绕坝渗漏问坝初次蓄水后，坝后量水堰观测数据和同类工程相比题。偏大，为了解坝区实际渗流状态，制定经济合理的渗(4)大坝至量水堰间存在地下和(或)地表水补流控制和处理对策，业主方组织相关单位进行了大量给。的实际勘测、渗流观测和资料分析、渗流计算和研究3统计模型一等工作，并召集各方面的专家和学者对大坝的渗流状态进行了咨询和分析后认为大坝渗漏量偏大的主要原渗流量测值主要受上游库水位影响，理论上还受因是由于坝基和两侧坝肩的绕渗造成的，正常蓄水高到降雨入渗以及坝前淤积和防渗体时变过程的影响。程下大坝的整体安全是有保证的，并指出需进一步了由于面板堆石坝防渗体系为钢筋混凝土面板、止水解正常蓄水位条件下渗流是否会给大坝和两侧山体带(铜止水和嵌缝材料)以及帷幕等构成，面板结构缝、来不利影响。嵌缝材料等受到温度影响较大，所以统计模型考虑温水电站库区渗漏量的大小直接影响电站的经济效度因素，建立的统计模型加上温度分量，统计模型如益和大坝与两侧山体稳定性，对大坝渗漏成因、影响下因素以及正常水位下渗漏量的研究具有重要的现实意q=Q用+Q皿+QP+Qr+Q(1)义。吉林台一级水电站渗流监测项目包括坝基及堆石式中，Q为渗流量的测值；Q加为上游水深分量；Q成体的渗透压力监测、绕坝渗流监测和渗流量监测，这为下游水深分量；Q为降雨分量；Q为温度分量；是对面板、基础及两岸防渗体的防渗能力最直接的监Q为时效分量。测。通过几年的观测资料积累，我们取得了大量的观根据吉林台一级水电站实测资料，建立统计模测数据，对数据进行进一步的分析，从而探讨渗流规型，应用回归分析程序，建立渗漏量的回归模型如律，解释渗流量变化的原因，对大坝渗流稳定进行评下：价。(1)无温度分量、无降雨量分量模型。Q：一47．057+1．989h+0．004h2—2水库渗漏原因6．014一4．551n0f2)根据本工程的特点和以往各工程的实践经验，坝后出现较大的渗流水量往往基于以下几个主要原收稿日期：2010．03—26因：作者简介：李圣田(1966一)，男，高级工程师。WaterRe$ouycesandHydropowerEngineeringVo1．4No6n学兔兔www.xuetutu.com李圣田，等∥吉林台～级水电站大坝渗流观测资料分析式中，相关系数R：0．993；标准误差=3．261，属解，大坝趾板后的P一1—0l⋯P111共计11个于高度相关。渗压计是为了观测面板和趾板接缝渗流以及坝基渗(2)有温度分量、无降雨量分量模型。漏的，P一1⋯12P1—16共计5支渗压计是为了q=292．354+2．068h+0．O04h2—6．3420—观测左岸山体部位的渗流情况，剩余渗压计沿河床2qrit2~rit5．7891n0—68．473“一344．352面(3)布置，主要是监测坝体浸润线，和右岸的来水情式中，相关系数R：0．994；标准误差=3．164，属况，两岸测压管的布置是监测绕坝肩渗漏情况。对于高度相关。于量水堰水量的贡献，选取各观测量和渗流量进行根据统计模型依据实测资料，应用回归分析程回归分析，建立如下模型序对比判断模型预测精度表如下：利用模型1(无温Q=_厂(P。，P，⋯，P，)(4)度、无降雨量)预测2008年1月27日(库水位利用以上分析建立的逐步回归数学模型，其作用1411．8m，温度3．8cC)渗流量为240．27L／s，能够按照逐步回归的理论进行对选人方程的各项进行2008年7月中旬正常蓄水位时(库水位1420．50m，贡献量大小进行评价，避免各因子之间发生复共线温度7．74℃)渗流量为257．23IMs；模型2(有温性，减少回归方程的项数，在实际渗流分析过程中具度、无降雨量)预测同时刻的渗流量分别为241．23L／s有评价各测点测值对量水堰测值评价的意义。和256．34lMs，而2008年1月27日实测渗流量为按照各因子对回归贡献的大小，分析残差平方和243．01IMs。说明模型可靠，预测准确，能够满足以及各测点的布置，依据逐步回归理论，建立了以上要求，有温度参与建模后，精度更高，今后加入雨20个逐步回归方程，对最后选人的20项影响因子进量观测资料(缺少雨量观测资料)建立模型后，更能行分析，其中部分系数为负数，没有明确的物理意说明问题。义。统计结果表明，坝基渗漏占28．68％，右岸渗漏(3)影响因素分析。占38．02％，左岸占14．84％，断层部位占1．67％，渗流量主要受库水位和温度的影响，库水位升剩余16．78％。高，渗漏量增大，反之减少，上游水深分量约占渗流根据统计意义的方程可以对今后测值分析做出对量年变幅的75％。温度也对渗流量有相当大的影响，比意义，判断渗流异常变化，从而评价渗流稳定意温度升高，渗流量降低，反之增加，温度分量约占渗义。流量年变幅的5％，时效分量与渗流量负相关，时效5水力学模型越长，渗流量降低时，时效分量约占渗流量年变幅的l5％左右。按水力学解析解近似计算渗流量，按(4)精度评价。Q=Q+Q2+Q3(5)对于统计模型预测有温度参与回归，预测精度式中，Q为总渗流量；Q为沿周边缝渗漏量；Q：为大于无温度参与模型；预测值观测误差存在随着时F，：沿断层渗漏量；Q，为两岸绕渗。间的推移，测值误差有逐渐增大趋势。可见该模型(1)沿周边缝渗漏量。需要改进，改进有以下几种方式：①加入统计分析1868年，Poiseuille对粘性不可压缩流体在均质因子，例如滞后因子、降雨量测值等，使统计模型恒定运动条件下，导出了光滑平行板缝隙中运动的理精度更高。②随着时间的推移，把近期的测量数据论公式，即著名的立方公式，沿周边缝渗流量可简化作为统计数值重新进行模型分析，实行动态模型对】1计算：Q=七t。近期渗流量进行预测，将提高预测精度，准确预报近期渗流量。(2)近似计算模型。计算模型如下4统计模型二Q：Q基+Q地(6)观测表明量水堰观测水量变化规律，渗流量的Q基=Q1+Q2(7)变化规律和库水位相关关系明显，也就是说量水堰aQ=aQ基+aQ地(8)流量大小主要受库水位影响。分析量水堰的来源主aQ基：基，Ah，。(9)要渗漏途径是大坝坝体渗漏、坝基渗漏、山体绕t-,29—30渗，按照观测仪器布置的监测目的，可以这么理随机取观测数据，代人计算。7K利水电．技术第41卷2O10年第6期n学兔兔www.xuetutu.com李圣田，等∥吉林台一级水电站大坝渗流观测资料分析∞l1＼删通过计算可知，渗漏主要为绕坝渗漏，约占渗漏量由图3可以看出，各测点位势逐年减小，表明渗的65％～70％；坝体渗漏量较为稳定，Q，为沿周边缝流减少，渗流稳定。渗漏量，渗流量约为50L／s左右，主要受库水位控制；l40Q为F]沿断层渗漏量，渗流量约为20～3oL左右。芝806渗流稳定评价6O40(1)化引流量分析。释20介O化引流量一般指单位水头下的渗流量：q，=。』】式中，Q为渗流量；H为相应上下游水头差。从图1中可以看出，化引流量的总趋势是逐年减小，表示坝基的渗流条件因天然淤积等Et趋好转，渗透是稳定的。图3测压管位势时间过程曲线二、吕(4)和其他观测项目比较的分析。通过库水位的变化，对坝体渗流量、各测点的渗＼删压变化和坝体变形、面板变形等资料的对比分析，表堰而明渗流稳定，坝体处于正常状态。7结语观测日期／年-月一日图1量水堰化引流量时间过程曲线针对面板堆石坝渗流安全稳定问题，利用数理统计、逐步回归、水力学简化模型等方法，结合吉林台(2)特定水头作用下的渗流量。一级水电站的渗流观测资料，分别建立了常规统计模一。一-900观选取不同时段相同水头作用下，渗流量的观测测型、逐步回归模型和水力学简化模型，从而得出以下值，绘制在特定库水位时渗流量图，可见渗流量在相_1000期，结论：-同水位时逐渐减少，亦判断渗流量稳定减少，“自f年(1)通过合理选择影响渗流的影响因子，建立面愈”作用明显(见图2)。一N000N日板堆石坝的常规统计模型，建议引入温度影响因子。实例分析表明，温度因子对面板堆石坝渗流量的影响是一个重要的因素，对渗漏量起到了很大的控制作用。计算结果还可以用于对面板堆石坝渗流量的预测，对指导大坝正常运行有着重要意义，并用以判断大坝渗流量是否异常。(2)通过对坝基渗流压力观测资料分析，各测点渗流变化的规律变化和库水位的相关关系明显，以及各测点变化和渗流量的变化之间存在良好的线性关2oo5．-o6-172005．11．O42006-03-242(11o6．．(o-1l2006-12-292007-05—18系，通过逐步回归模型，评价各测点对于渗流量的贡观测日期／年一月一日献率的大小，从而评价大坝渗漏问题，指出面板堆石图2库水位在特定水头下渗流量时间过程示意坝渗漏的主要来源。(3)以观测资料为分析基础，通过对坝轴线断面(3)位势分析法。一般测压管位势是指新疆吉林台测压管在渗流场的水力学简化模型分析，进一步分析面板堆石坝渗漏场中占总渗流水头的百分数。任--N压管位势：=量的不同渗漏途径渗流量的大小，分析各种渗流途径的变化规律，进行渗流稳定的评价，对堆石坝渗流稳每{×1。。％。式中，为第根测压管的水位；定评价有着十分重要的意义。H、H2分别为相应的上下游水位。(4)通过对安全监测资料分析，对安全监测设计水利水电技术第41卷2OlO年第6期n学兔兔www.xuetutu.com李圣田，等∥吉林台一级水电站大坝渗流观测资料分析方案进行评价，对今后面板坝安全渗流监测项目仪器南京水利科学研究院，2000·布置进行优化有着指导意义，本着经济实用、突出重[。]毛昶熙·渗流计算分析与控制[M]_北京：水利电力出版社，点和加强薄弱部位监测等原则，对诊断面板坝渗流状『4]，顾冲时，郭海庆，等．土石坝渗流确定分析模型研究态发挥安全监测的作用。EJ]．武汉水利电力大学学报，2000(8)．参考文献：喜答_安全监控理论及其应用北高等[1]傅志安，凤家骥．混凝土面板堆石坝[M]．武汉：华中理工大[6]郦能惠，沈珠江．土石坝原型观测资料分析方法的研究[J]．学出版社，1993．水能源科学，2000，I8(2)．[2]盛金保，李雷．混凝土面板坝渗流分析方法初探[M]．南京：(责任编辑欧阳越)(上接第54页)工作，此部分工作与通信光缆的建设同步进行。盘石头水库大坝安全监测自动化系统经过精心设3．4接地系统建设计和规范施工，已经在连续不问断地运行并开始发挥根据现场情况，由监测管理房的接地网中引出通重要作用。主要的现实意义体现在：(1)系统操作方过电缆传送到各个测站位置。对于少数距离监测管理便，实现无人值守、少人值班。大量节省人力、大幅站位置较远的测站则专门建立地线系统。度减轻劳动强度、全面提高工作效率。(2)测量数据3．5软件安装准确、可靠，全面、科学、实时地反映了水库大坝水在监测计算上需要安装大坝安全监测自动化系统工建筑物的安全运行信息。(3)数据处理功能强大，软件，该软件适用于Windows2000操作系统及其升级为水库的安全运行、科学调度提了决策依据。版。同时需要安装SQLServer大型网络数据库软件。在参考文献：完成对系统参数的配置工作后，软件就能正常工作了。3．6软硬件联调[1]沈家俊．中国水电站大坝安全管理与监测[J]．大坝安全监测，在分别完成硬件的安装调试与软件的安装调试工2006(2)．[2]DL／T521l—2005，大坝安全监测自动化技术规范[S]．作之后，进行整个系统的软硬件联调。及时发现问题、及时解决问题，确保系统功能正常并符合设计要求。(责任编辑欧阳越)(上接第56页)起缝隙开合度加大而使渗漏量加大，可以从库底廊道量水堰流量变化得到证明，2006年12月2日，水温平均11．6℃，库水位400In以上，库底廊道量水堰流量为1．95L／s，2007年1月21日，水温平均3．4℃，库水位降低为397In，库底廊道量水堰流量为2．53IYs，流量增大。(3)渗流主要来源。上水库坝后量水堰流量的主要来源为通过岩体的绕渗。在库底基岩有一天然泉眼，即使在旱季仍有2L／s以上的气温／℃流量，在上库蓄水后，库周岩体饱和，地下水位升图7坝后量水堰渗流量一气温相关分析成果高，绕渗增加，渗漏量加大。如2007年1月6日，坝后量水堰观测渗流量为41．17IYs，库盆基岩渗压分析坝后量水堰的渗流量变化和相关因素主要结计PK3的观测水头为1．30In；2007年1月21日，坝论如下：(1)库水位是影响量水堰流量变化的主要原后量水堰流量为24．73L／s，PK3观测水头为1．15m，因，随着库水位的抬升，渗流量增大，见图6。(2)降低15cm，库底基岩渗压计观测水头与坝后量水堰大气温度影响。气温降低，渗流量增大，见图7。如流量之间的高低大小对应关系，反映出坝后量水堰水2006年11月中旬的13．2oC下降到2007年1月21日流的主要来源为岩体的绕渗。的3℃左右，水温下降了10℃，渗流量从11月中旬的17．68L／s增加到1月21日的24．73L／s。温度引(责任编辑聂建平)60水利水电技术第41卷2010年第6期