金盆水库大坝安全监测资料分析及存在的问题.pdf

第11期2023年11月文章编号：16 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)11-0 18 3-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.11November,2023金盆水库大坝安全监测资料分析及存在的问题勾建朋1，尚昊博？，任莉萍（1.西安水务（集团）黑河输水渠道管理有限公司，陕西西安7 10 0 6 1；2.西安水务（集团）黑河金盆水库管理公司，陕西周至7 10 40 1；3.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安7 10 0 43）【摘要主要介绍黑河金盆水库枢纽的安全监测项目，并对历年安全监测资料进行整理分析。通过监测数据分析，结合对大坝、高边坡及各附属建筑物运行情况的巡查，判定大坝工况良好，运行正常。最后，对安全监测过程中存在的问题进行剖析并提出合理化的建议，对后续安全监测工作具有一定借鉴意义。【关键词大坝安全监测；资料分析；金盆水库；管理中图分类号TV697文献标识码B讨论。针对发现的问题及时处理，加强枢纽工程的维修保养，1前言确保工程安全运行。黑河金盆水库大坝工程位于西安市周至县境内，在运行2.2变形监测过程中，为实时掌握水库的运行状态，必须进行大坝安全监大坝变形监测是大坝安全监控的重要组成部分，能够客测。大坝安全监测是对水利工程相关结构、设施及周围环观地判断出工程是否处于安全性态，在保证大坝安全上具有境通过仪器监测或人工巡视所做的测量及观察，是了解大坝重要作用用。运行状态和安全状况的有效手段和方法。2.2.1坝体表面变形监测为保证安全监测的及时性与有效性，通常选择一些具有大坝表面布设4条水准线（垂直）及视准线（水平），水代表性的项目和测点建立监测指标，常见的监测指标有变形准线测量采用国家二等水准测量规范精度要求，每千米高差监测指标、渗流监测指标、应力监测指标等，所得到的相关中误差为2 mm；视准线采用二等极坐标法进行测量，每个变数据及其变化是对大坝运行情况的真实反映3。因此，真实、形点监测两个测回。准确地分析监测数据对于确定大坝运行状态与大坝安全鉴定140.0有着重要意义。120.0uuu/100.080.0金盆水利枢纽工程自建成运行已有2 0 多年，目前已开展60.040.020.0的观测项目有巡视检查、渗流监测、应力监测、变形监测等。0.020.0为满足现阶段大坝安全运行的要求，本文对历年大坝安全监3S测资料进行整理分析，并对大坝安全监测中存在的问题进行13L-EVS8-EVS6-EVSOI-EVST一EVS-EV点号-SVSSS剖析，对大坝安全稳定运行具有重要意义。2安全监测项目2.1巡视检查大坝巡视检查是土石坝安全监测的重要环节，巡视检查采用眼看、耳听、手摸、脚踩等直观方法，查看各建筑物有无裂缝、积水、变形等；渗水量、颜色、浑浊度有无变化等异常现象。非汛期每周一次；汛期每周两次；库水位59 0 m以上每两天一次；主汛期库水位达到59 1m，次汛期水位达到59 3m，有降雨或出现洪水时，每天一次。针对巡视发现的问题进行标记、记录，并观察其变化规律，必要时召开专家论证会，对问题的成因进行分析及处理的必要性和方案进行图122006年至2 0 19 年6 0 0 高程表面累计沉降趋势图67点号图2 2 0 0 6 年至2 0 19 年6 0 0 高程表面累计位移趋势图数据分析表明，大坝6 0 0 高程表面水准线监测点一直处于沉降趋势，但逐年在减小，说明大坝表面沉降基本趋于稳定；监测点表面位移量与库水位关系密切，随库水位的升高3008200920102011201224062013201420152019201720182019收稿日期2 0 2 2-12-12作者简介勾建朋（19 7 8），男，陕西西安人，工程师，主要从事水利水电工程建筑相关工作。183第11期2023 年11 月位移量而变化。2.2.2坝体内部变形监测大坝内部沉降分为施工期和运行期两部分。沉降量在施工期由坝体自重引起，使坝体产生压缩沉降、横向（沿河流流向）和纵向（沿坝轴线向）的水平位移；竣工后由于坝体自重和上游蓄水压力等的作用，会使坝体继续产生沉降和横、纵两个方向的水平位移日。沉降量在运行期间主要受湿化和流变影响，与上游实时水位及其变化速率、降水量、温度变化有关，运行期沉降在最初3年内最快，而后逐渐趋于稳定。黑河水库沉降观测分布在三个断面，在三个断面上分别设置沉降管为：s1,s2、s 3、s 4,s 5。本文选取s5沉降管进行监测数据分析。100500-50-100-150-200-2502020年累计沉降值2 0 19 年累计沉降值+2 0 18 年累计沉降值2 0 17 年累计沉降值-2016年累计沉降值2 0 15年累计沉降值2 0 14年累计沉降值2 0 13年累计沉降值2012年累计沉降值2 0 11年累计沉降值2 0 10 年累计沉降值2 0 0 9 年累计沉降值2008年累计沉降值2 0 0 7 年累计沉降值2 0 0 6 年累计沉降值图3s5沉降管累计沉降变化过程线从s5沉降管的累计沉降变化过程线可以看出，变化趋于稳定，规律基本一致，没有出现异常现象。2.2.3近坝岸边坡监测采用莱卡TCA2003全站仪进行自动测量，测角精度0.5s，测距精度每千米1.2 mm，对每个变形点监测4个测回，然后进行人工取平均整理数据分析。通过对监测数据分析，个别监测点测值超出精度要求，经人工近距离巡视后，未见裂缝及滑坡等破坏迹象；结合监测数据初步分析，引水洞出口、泄洪洞出口、溢洪洞边坡、新滑坡体相对稳定；电站后边坡、右坝肩边坡、2#滑坡体个别监测点变化量较大，但通过近距离巡视检查未发现异常，后续将继续加强监测巡查。2.3渗流监测黑河金盆水库大坝渗流监测系统是整个安全监测系统的重要组成部分，该系统在水库管理过程中发挥了重要作用。2.3.1坝体渗流压力监测采用振弦式孔隙水压力计进行渗流观测，每月人工观测一次，主要监测坝体孔隙水压力变化和坝坡稳定及坝体浸润线位置、形状等，测点布置在大坝三个断面上，共计7 8 个测点。本文选取大坝0+316 剖面进行压力水位过程线与库水位关系分析。根据数据关系图分析，0+316 剖面埋设高程仪器的渗透压力随着上游库水位的变化而变化，受上游库水位影响较大，心墙前反滤料埋设的仪器几乎接近上游库水位，各断面大部分测点压力水头从上游到下游依次减小，心墙前后压力水位差值较大。通过浸润线图分析，当库水位较高时，心墙土体在库水位变化范围内饱和，断面浸润线在“59 4设计浸润线”以下，说明坝体渗流正常。:184陕西水利Shaanxi WaterResources2.3.2坝基渗流压力监测坝基埋设渗压计4支，布置在坝0+2 2 5断面上，位于混凝土底板47 5高程处，从惟幕前后依次分布。分别是pl-8、pl-9（幕前）、pl-10（惟幕后）、pl-1l。根据坝基压力水位与库水位关系图，可以看出0+2 2 5剖面惟幕前P1-8测点水位接近上游水位，从监测数据统计分析，惟幕前后压力水位差p在6 2 m90m之间,随着时间的推移，惟幕后渗压计P1-10、P1-11压力水位较为稳定且略有降低，说明坝基惟幕起到较为明显的防渗作用。595.00575.00/555.00535.00515.00495.00475.00图4坝基压力水位与库水位关系图2.3.3绕坝渗流监测绕坝渗流水位井水位随库水位作周期性变化，库水位升高水位井水位也随之升高，库水位降低水位井水位也随之降低，但这种相关关系存在一定的滞后效应，这是因为地下渗流也需要一定的时间，并且这种滞后效应同距离惟幕的远近有较大关系，距离惟幕远的水位井，渗经长，滞后效应大，库水位的增长反应到水位井水位的增长所需时间更长，反之距离惟幕近的水位井，渗经短，滞后效应小，库水位的增长反应到水位井水位的增长所需时间较短。2.3.4渗流量监测为了监测坝体、坝基、坝肩渗流量变化及渗流安全情况，共设4个直角三角形量水堰测点，分别为坝后1个，左、右岸各1个，左岸排水洞1个。量水堰的水量来自坝体、坝基和左右岸坝肩的所有渗水以及坝下游两岸山体中地下水对河流的补给水量。2003年6 月2 5日蓄水以来，泄洪洞洞顶平台、左岸排水洞量水堰测值随大坝蓄水测值逐渐增大。蓄水初期左岸排水洞量水堰测值与库水位一致，2 0 2 0 年6 月30 日库水位达到584.56m，左岸排水洞渗流量达到50 7.7 9 m/d。7 月10 日库水位降至58 2.8 4m，左岸排水洞渗流量达到今年人汛以来最大值57 8.56 m/d，说明渗流量与库水位的变化具有一定滞后性，但时间较短、相关性较好，说明渗水主要来自库水，而后随着库水位变化有所减小，库水位在小幅度范围波动时，左岸排水洞渗流量随之波动，但量值随时间变化呈明显减小趋势。3大坝安全监测中存在的问题3.1大坝安全监测资料分析存在问题大坝安全监测资料整编分析涵盖面大，涉及的数据量大、种类多，目前仍主要靠人工完成。金盆水库大坝安全监测人员对观测资料整理分析工作内容包括季度报表以及年度观测数据分析等，分析评价深度主（下转第18 9 页）No.11November,2023+降水位PL-8+PL-10PL-11时间第11期2023年11月压完成后对压实度进行测定，满足要求后方可进行下一工序。4结论现场实践表明，采用以上技术后在保证工程质量的前提下，加快了施工进度，同时降低了施工成本。在确保施工质量满足规范要求的同时，相比于原方案总共节约了工期2 0 5个班，节约成本2 56.59 万元。其中碾压混凝土EL280高程合同节点目标提前15天完成，碾压混凝土全部完成的合同节点目标提前12 天完成，为项目整体计划节约了工期。通过本工法的实施，不仅加快了碾压混凝土的浇筑速度，也节约了成本，保证了项目的履约，对于其它水电站大坝的建设具有重陕西水利Shaanxi Water Resources要的借鉴意义。1崔进，罗洪波，陈毅峰，等。贵阳院碾压混凝土拱坝筑坝技术研究与实践综述J.水力发电，2 0 18,44（7）：42-46.2肖珍珍，王登银，陈建叶，等.碾压混凝土高拱坝坝肩稳定及坝体开裂静动力分析.岩土力学，2 0 15,36（12）：3541-3547,357 5.3宋永军，李厚峰，毛拥政，等基于DELMIA的碾压混凝土拱坝施工过程仿真J.人民黄河，2 0 18,40（11）：12 6-12 9.4徐建江，陈文夫，谭尧升，等.特高拱坝混凝土运输智能化关键技术与应用J.清华大学学报（自然科学版）,2 0 2 1,6 1（7）：7 6 8-7 7 6.No.11November,2023参考文献（上接第18 4页）要是依据单测点或多测点监测数据的定性分析，缺乏系统性与综合性的定量分析，使观测成果不能完整、客观地反映大5结论坝变形状况，存在监测资料分析薄弱、专业技术力量不足等问题。3.2大坝安全监测自动化问题金盆水库大坝电子监测仪器自动化程度较高，所得监测数据基本为自动化处理结果5。但是仍然有一些监测项目采用人工监测，耗时耗力，无法做到同步监测，难以保证在恶劣条件下采集数据的可靠性、及时性。此外大部分监测数据存储在Excel表格中，很多绘图制表工作仍在Excel、W o r d 里手工完成。在一系列观测值中，如何对数据进行有效的异常值诊断，取决于仪器的性能以及工作人员的素质，存在一定差异性。4解决办法（1）加强与院校、科研单位的联系，采用多种方法（如统计模型、确定性模型、数学模型等）作综合分析，既开展定性分析又进行定量分析，使监测资料分析成果更真实地反映大坝实际变化，更好地服务于大坝安全。（2）加强监测设施、仪器设备的维护工作，发现破损及时修补恢复，如有必要，可以更换新设备。（3）提高从业人员自身素质，加强理论和技能学习，培养科学严谨的态度。本文通过整理分析金盆水库大坝近年来安全监测资料，通过巡查监测、变形监测、渗流监测等监测数据分析，探究土坝变形规律，揭示其变形特性及安全性态，同时对监测过程中存在的问题进行分析，指出存在的问题与不足，对后续安全监测工作具有一定借鉴意义。参考文献1刘艳.水库运行期安全监测及事故预判J.黑龙江水利科技，2022;50(07):197-199+207.2陈容，冉蠡，杨杰，等.采用阶跃函数分析经历地震的大坝安全监测数据J.西北水电，2 0 16（0 2）：8 0-8 4+9 4.3吴昭，何勇军，混凝土坝安全监测指标进展J.西北水电，2 0 11(S1):41-44.4李红连，黄丁发，陈宪东.大坝变形监测的研究现状与发展趋势J.中国农村水利水电，2 0 0 6（0 2）：8 9-9 0+9 3.5】任录全，朱瑞荣，刘超.黑河金盆水库大坝沉降观测及分析J.陕西水利,2 0 10(0 2):10 7-10 8.6张峰，付洁，陈国元.富水水库大坝变形监测与安全性分析.中国水能及电气化，2 0 2 2（0 7）：39-46+7 0.7易广军.基于ExcelVBA的大坝安全监测数据处理及整编技术J.西北水电，2 0 2 0（S2）：116-12 2.（上接第18 6 页）段河道治理工程的堤基处理方式进行了说明，所有堤基都采用碎石混凝土方式进行建设。同时通过对本工程内四个典型断面的河道堤岸稳定性进行了计算，四处典型断面堤岸的稳定系数均满足要求。1何怀光，陈星佑，潘雨齐，等.基于不同护坡形式的洞庭湖堤岸稳定性对比分析J.湖南水利水电,2 0 2 2（2）：10-12,19.2刘世凯，苏爱军，唐小兵，等.长江中下游重点堤岸稳定性分析J.工程地质学报,2 0 0 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