水口水电站大坝10.04.14洪水期监测资料分析

水口水电站大坝10.04.14洪水期监测资料分析

第3l卷第5期闽江学院学报V01．31No．52010年9月JOURNALOFMI．NJIANGUNIVERSITYSep．2010水口水电站大坝1O．O4．14洪水期监测资料分析卢曼，高艺典(福建水口发电集团有限公司，福建福州350800)摘要：此次加密观测主要针对1O．04．14洪水过坝期间，洪水历时较长，入库洪峰和泄水量都较大，溢洪设施运行频繁，环境气温多变，大坝运行工况总体较为复杂．为密切监视大坝运行情况，特对此次洪水过坝监测信息进行处理分析，准确的对测点测值进行计算统计，作出各点的过程线和极值分布图，对大坝安全状况进行分析判断．关键词：水口大坝安全监测；洪水期；资料分析；加密观测中图分类号：O211．63文献标识码：A文章编号：1009—7821(2010)05—0130—06AnalysisofdeformationmonitoringdataofShuikouDaminthe2010．04．14’sflOodperiodLUMin，GA0Yi—dian(FufianShuikouPowerGenerationGroupCO．LTD，Fuzhou，Fujian350800，China)Abstract：inviewoftheintensivemeasurementthattheoperationconditionofShuikouDamiscomplexitywiththelongfloodesapsetimeandthehugefloodvolume，including~equentoperationoftheovert~owin—stallationandcomplexityenviromentfactorsinthe2010．04．14’Sflodperiod．Forclosesurveillancethedeformationofdam，wetakeadeeepmonitoringinformationanalysisaboutthesafetysitutionofdam，whattakeexactstatisticcalculationaboutmeasuringpointvalueandmakeeverypointhydrographyandextremevaluedistribution．Keywords：damsafetymonitoring，floodperiod，intensivemeasurement，monitoringdataanalysis；水口水电站位于福建省闽江干流闽清县境内，上游距南平市94km，下游距福州市84km，是以发电为主，兼有防洪、航运和过木等综合效益的大型水力枢纽工程，是华东地区容量最大的常规水电站．电站枢纽由混凝土重力坝、发电厂房、船闸、升船机和开关站等建筑物组成的．水口工程在大坝、船闸、升船机、厂房、引水钢管、高边坡等处布设了多种监测设施，含变形监测(包括水平和垂直位移、挠度等)、渗流监测、渗压监测、接缝监测、应力应变温度监测、强震监测、温度和水位监测等各种监测项目．2010年4月2日一15日受低层切变和西南暖湿气流的共同影响，我省中北部地区普降大到暴雨．受强降水影响，闽江流域出现了今年人汛以来的最大洪水，部分支流出现超警戒水位．强降雨影响下，水口水库也迎来人汛以来最大的洪水_2O10．o4．14洪水．经统计，此次洪水最大入库流量15485m／s，最大泄水流量11786m。／s，02日一15日期间，上游库水位最大值61．75m，最小值56．73m，最大变幅5．02m，下游水位最大值17．65m，最小值4．96m，最大变幅12．69m．坝区实测气温最高为22．86℃，最低温度8．33oC，最大变幅l4．53℃．虽然此次洪水洪峰非水口大坝2010年入库的最大值，但是由于洪水过坝期间，历时较长，入库洪峰和泄水量都较大，溢洪设施运行频繁，环境气温多变，大坝运行工况总体复杂，具有一定特殊性．为密切监视作收稿日期：2010—05—05作者简介：卢曼(1981一)，女，福建福州人，福建水口发电集团有限公司助理工程师高艺典(1983一)，男，福建龙海人，福建水口发电集团有限公司助理工程师n第5期卢曼，等：水口水电站大坝10．04．14洪水期监测资料分析131出各点的过程线和极大坝运行情况，特对此次洪水过坝监测信息进行处理分析，准确的对测点测值进行计算统计，值分布图，对大坝安全状况进行分析判断．1监测资料初步分析1．1环境量1．1．1坝区气温从图1洪水期间坝区实测气温过程线，可以看出受冷空气影响，4月2日实测温度大幅度下降，并持续3天，于4月5日有所回升，但是图12010．04．14洪水期间坝区实测气温过程线分别于4月8日和13日又有所下Fig．1Theprocesslineofthedammeasuredtemperatureduring降，洪水期间总体气温较低．thefloodonApril14th，2010经统计，此次洪水过坝期间实测最高温度为22．86℃，发生时间是l0年4月10日16：00：00，略小于去年同期最高温度22．87℃，最低实测温度为8．33℃，发生时间是10年4月14日8：00：00，低于去年同期最低气温13．0lc【=．经计算，从4月02日一4月15日，平均气温为14．28℃，低于去年同期平均值17．92cI=，最大变幅为14．53℃大于去年同期9．86℃．因此，此次气温较去年同期，高温基本不变，低温更低，变化幅度更大，总体气温较低．此次实测温度变幅14．53℃小于设计气温变幅18．7℃，最高气温小于历史最大值4O．3O℃，最低气温8．33oc大于一5．0o℃．2．1．2上下游水位从图2上游库水位过程线可以看出，考虑冷空气带来丰富的降雨，为实现节水增发，水库从3月30日开始预腾库容，水库水位降到56．73m，并于4月09日2：00：00水库至高水位61．75in，由于来水较图22010．04．14洪水期间上游库水位过程线大，10日之后又有小幅度下降，截止Fig．2Theprocesslineoftheupstreamwaterlevelduring16日9：00水库已将水位回蓄至thefloodonAl14th，201061．751T1．经计算，上游水位变幅达到5．02m，洪水历时约有14d．洪水过坝历时较长，洪峰流量大，泄水量大．从图3下游水位实测过程线可见，在没有泄洪情况下，下游水位与机组发电负荷相关，在8日和I1日，大坝泄洪后下游水位明显上涨．最图32010．04．14洪水期间下游水位过程线Fig．3Theprocesslineofthedownstreamwaterlevelduring高下游水位出现在4月14日10：thefloodO11Apra14th，201000：00，水位l7．65m，最低下游水位出现在4月02日3：00：0o，水位4．961TI．经计算，下游水位高低变幅为l2．69m，平均下游水位为10．10m．1．2水平位移根据对洪水期间坝顶水平位移测点过程线和统计等监测资料分析，此次洪水期间坝顶水平位移变化规律如下：坝段顺河向位移主要受水库水位和温度的影响，如图4所示，随着水库水位上涨，测点测值发生较为明显的变化，变化方向向下游，趋势与水位变化呈正相关．nl32闽江学院学报第3l卷如图5所示，在洪水绝对位移／珂m水位／加●●II●-IL．__II●●I●●一库水位过程线——过坝这段期间，水平位移⋯．!⋯j⋯．⋯!⋯j⋯三寰置●II一一I一一一r●●●I●III毒秭一61D【主莹线一——·’!一一___·，’tI·I一一一lt～1、。，IIt’也受到环境气温的影响，I‘-。●II，II●●●●●●-59I●●●●大致呈负相关关系，即在．=⋯j⋯．0．⋯j⋯．■．⋯．。‘。‘I●一。‘Ilr‘‘’●t’fI。’’’●lr’。。57IItlIl●●I●4月3日、8日、14日期I●●_●561I2I3l4l5I6I7l8l9I1011l12l∞l¨lI16间温度较低，部分测点变时间／日化有轻微向下游变化的图4坝顶引张线EX29典型测点与库水位相关图趋势．Fig．4ThediagramofthetypicalmeasurementpointsinEX29andwaterlevel从各测点测值空间分布情况看出，坝顶位移嬲j值过程线——变化分布规律主要是沿实测气温过程线一坝轴方向分布，岸坡坝段变幅较小，河床坝段变化较大，趋势较为明显．1．3坝体横缝从图6中，可以看出图5坝顶引张线EX29典型测点与实测气温相关图Fig．5ThediagramofthetypicalmeasurementpointsinEX29andmeasuredtemperature横缝测值主要受温度影开合度测值／℃响，气温上升则闭合，气23|_／／一、—r-．-_横!~tsjaa-1开合度———温下降则张开，且存在一19实测气温过程线——定滞后性．从图7中，可≮。⋯．．、●-●●-●15以看出横缝测值也受库-●●-●吨0．●，-●●11水位的影响，库水位上升72l3I4l5l6I7I8I9l∞II12I13l14则闭合，下降则张开，变时N／H幅较小．图6坝体横缝典型测点SJ32—1与实测气温相关图由实测资料显示，各Fig．6ThediagramofthetypicalmeasurementpointsinSJ32—1andmeasuredtemperature个测点均有发生轻微的跳动，sJ38—1和sJ32—1横缝SJ—4开合度X——测点在经过最值后，现已库水位一恢复正常测值，无发生趋势性变化．经统计，测点最大变幅发生在SJ05—1测点顺河向开度，变幅最大值为1．41mill，测点位图7坝体横缝典型测点SJ22—4与库水位相关图置在#5坝段．各坝段接缝Fig．7ThediagramofthetypicalmeasurementpointsinSJ22—4andwaterlevel未发生开合度明显趋势性变化．测值主要受温度影响，存在一定的滞后性，呈有规律的年周期性变化，变化幅度不大．1．4坝基扬压力从各测点测值过程线可以看出，部分测孔水位随库水位变化而变化，但是部分测孔变幅不是很明显，少数测孔与下游水位变化相关，例如图8和图9所示．据统计，在2日一15日洪水期间，在上游库水位发生最大变幅5．02m的情况下，有17个NWL发生了1In以上的扬压水位变幅，其余47个测孔变幅均小于1m．此次洪水期间坝基扬压NWL水位变幅最大值为11．77m，发生在UP34(位于#25坝段横向廊道下游侧)，实测其孔内最大水位值为2．95m，发生时间为10—4—1417：O0：O0，最小水位值为一8．82m，发生时间为n第5期卢曼，等：水口水电站大坝10．04．14洪水期监测资料分析1332010—4—26：00，根据坝基扬压力L-02一：：：：：：，，：：：—、十—__{——洪水期间上下游水位变··一⋯一一·r·‘‘·r··一⋯一‘·r。。·，r---。‘。r。一一-r··‘‘r。。’r‘。。’r‘’‘。r。。‘●●●●’／‘‘●●●●-●库水位一●--，’———’_-，●●●●-●--化情况，上游水位最大变、l八：：：：：!!!!!⋯一●-l●●●II●●--幅为5．02m，下游水位最I●I●0／I●l●-●_-一．．：～===#=Z．．⋯．⋯．}⋯．⋯．}⋯-⋯．⋯·⋯--●l●●●●●_●●l●●I●●●●●●__●●●大变幅为12．69m，因此●●●●●●-●●_●●I1l2l3l4l5l6I7l8I9I10l”l12l13l'4可以初步判断此处扬压时间／日与上游水位变化不相关，图8坝基扬压力UP02测值过程线与库水位相关图可能与下游水位相关，查Fig．8Thedia~amoftheUP02measuringProcessLineandwaterlevel询此孔测值的最大最小出现时间，与下游水位最坝基扬压力LPl2——高最低水位出现时间基下游水位一本一致(最高水位17．65m，时间4月14日，最低水位4月2日)，证明此孔与下游水位密切相关．据资料统计，最大扬图9坝基扬压力UP12测值过程线与下游水位关系图压力测值发生在UP03测Fig．9ThediagramoftheUP02measuringprocesslineandthedownstreamwaterlevel点，发生时间4月9日6：00：00，测值为57．65m，此测压孔所在坝段基岩高程34．61m，高于下游水位，因此计算其扬压系数od=(一。)／(h一Z-0)式中为测孔水位，为测孔所在坝段基岩高程，经计算此孔扬压力系数相对较高，但是观察此孔的扬压变幅情况，其变幅为3．26m，小于上游库水位变幅，今后将加强对此测点观测，关注其变化．从渗压系数分布图可见，岸坡坝段测孔UPOI、UP02、UP03和UP57渗压系数较高，均超过0．5，河床坝段UP14、UP35、UP51渗压系数较高，均超过0．35．2．5坝体量水堰从各点测值过程线、比较分布图和统计表可看出：如图lO所示，用于测量坝体渗漏的WE3、WE4、WE6、WE9这4个量水堰测值变化较为明显，用于测量坝基渗漏的WE2、WE5、WE7、WE8这4个量水堰测量变化很小，与库水位变化相关性不是很明显，WE5量水堰测值有轻微变化．与历史最值比较来看，各点漏水量均未超出历史最大值．如图11所示，WE3、龇．sIa洪水期最大值一所蛎人值lwE4和WE9测值基本随着库水位上升而增大，而WE6测值则是在11日之后开始_一有增大趋势，漏水主要来自■■■该量水堰测量区域的排水管．J■■．I．一(从EL32廊道排水沟引下)，而11日正是大坝开始泄洪图10洪水期间量水堰测值变幅示意图的时间，随着泄洪水量增大，Fig．10Theschematicdiagramofthemeasuringamplitudeduringtheflood量水堰漏水量也在随着增大，当14日泄洪达到最大时，该量水堰漏水量也达到最大，15日之后，随着泄洪量减小，漏水量也开始明显减小，两者关系图详见图l2．据统计，坝体量水堰漏水量变幅最大值为0．708L／S，发生在WE6(EL32廊道及#29—32坝段基础廊道坝nn第5期卢曼，等：水口水电站大坝10．04．14洪水期监测资料分析1352小结此次洪水过坝期间，历时较长，入库洪峰和泄水量都较大，溢洪设施运行频繁，环境气温多变，大坝运行工况总体较为复杂，经过对监测资料分析小结如下：水平位移主要受到库水位和环境气温的影响，与库水位正相关，与气温呈负相关．各点位移未出现超出历史最值，变幅均在正常范围之内．坝体横缝主要受温度影响，与气温呈负相关，与水位呈正相关．气温上升则闭合，气温下降则张开，且存在一定滞后性，受库水位影响不是很明显．开合度均有发生轻微的跳动，变幅较小，洪水过后已恢复，无发生趋势性变化．坝基扬压力受库水位和下游水位影响，均呈正相关，但是只有部分测孔相关，有l7个测孔变幅超过1m，其余变幅不明显．其中UP34、UP12、UP03、UP02、UP35变幅较大．测孔UP01、UP02、UP03和UP57渗压系数较高，均超过0．5，河床坝段UP14、UP35、UP51渗压系数超过0．35，均需加强监测．量水堰与库水位变化相关，主要表现用于测量坝体渗漏的WE3、4、6、9四个量水堰的测值变化，WE3、WF_A和WE9测值基本随着库水位上升而增大，WE6测值主要与泄洪EL32廊道漏水有关．用于测量坝基渗漏的WE2、WE5、wE7、WE8这4个量水堰测量变化很小，与库水位变化相关性不是很明显，WE5量水堰测值有轻微变化，可能与#22和#25坝段的坝基排水孔有渗水有关．大坝总渗漏量测值变化较为明显，主要与库水位变化相关．#2集水井测值基本随着库水位上升而增大，而在11日之后开始有突然增大趋势，15日之后有所恢复，经分析发现与泄洪时EL32廊道渗漏有部分相关．#1集水井测值变化不是很明显，与库水位变化相关性不是很明显．总体坝体渗漏水总量最大值为12．877m3／h，未超出历史最大值(31．306m／h)．参考文献：[1]陈永奇．变形观测分析与预报[M]．北京：测绘出版社，1998．[2]甘仞初．动态数据的统计分析[M]．北京：北京理工大学出版社，1991．(责任编辑：唐诚煜)(上接第78页)参考文献：[1]金晓斌，张鸿辉，周寅康．农用地定级综合评价中权重系数确定方法探讨[J]．南京大学学报：自然科学版，2008，44(4)：47—455．[2]鲍新中，刘澄．一种基于粗糙集的权重确定方法[J]．管理学报，2009，6(6)：729—732．[3]余嘉元．基于遗传算法的模糊综合评价在心理测量中的应用[J]．心理学报，2009，41(10)：1015—1021．[4]毛奇凰，真虹，冯嘉礼．基于评判者心理偏好的动态组合赋权法[J]．上海海事大学学报，2007，28(4)：50—58．[5】许谦．确定模糊评价综合因素权重的一个方法[J]．大学数学，2005，21(1)：99—103．[6]刘仁静，刘慧卿，李秀生，等．基于灰色关联度的低渗透氮气驱评价模型[J]．中国石油大学学报：自然科学版，2009，33(3)：90—94．[7]张文修，梁怡，吴伟志．信息系统与知识发现[M]．北京：科学出版社，2003．[8]WangSKM，ZiarkoW．Onoptimaldecisionrulesindecisiontables[J]．BulletinofPolishAcademyofSciences，1985，33(6)：693—676．～[9]郭文忠，陈国龙．一种求解多目标最小生成树问题的有效离散粒子群优化算法[J]．模式识别与人工智能，2009，22(4)：597—604．[10]杨晓燕，陈国龙，郭文忠．基于粒子群优化的最小属性约简算法[J]．福州大学学报：自然科学版，2010，38(2)：193—197．[11]苏秀珍．初中生物教师职业倦怠的负面影响及预防对策[D]．石家庄：河北师范大学，2007．[12]石林．职业压力与应对[M]．北京：社会科学文献出版社，2005．(责任编辑：唐诚煜)