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户主水库2020 年大坝渗流监测分析

2021-09-24位海洪

山东水利 2021年9期
关键词:测压管坝体渗流

位海洪

(滕州市户主水库管理服务中心,山东 滕州 277533)

户主水库位于山东省滕州市城区东北17 km,控制流域面积44 km2,总库容2 019 万m3,兴利库容998 万m3。大坝全长1 087 m,土质防渗体分区坝型。2020 年户主水库区域降雨量1 068 mm,较历年多56%;特别是主汛期,降雨量较历年同期多20%,受降雨影响,水库来水量较历年同期多20%;8 月7 日出现历史最高水位123.88 m。用这个典型年分析水库大坝渗流安全状况具有现实意义。

1 渗流监测设施情况

2009 年,水库除险加固工程建设时在大坝、溢洪闸闸墩上设置了渗流监测设施。大坝共设5排测压管,分别布置于主坝桩号0+160、0+400、0+600、0+800、1+030 处,每个断面分别于坝上游坡、坝顶、坝下游坡设置3~4 个测压管;溢洪闸闸墩设4 排测压管,分别布置于4 个闸墩上,每个闸墩设置3 个,中墩安设底流测压管,边墩安设绕流测压管。测压管监测方式原采用的是人工观测。2016 年进行了自动化升级改造,安设了振弦式压力渗压计28 套;数据采集MCU2 个;振弦式仪器采集模块4 个;监测主机、电台、中控仪各1 台;8 芯单模室外光缆 1 200 m;4 芯水工电缆3 807 m;数据采集、整编、分析软件各1 套。

根据全年运行情况,2020 年除一次数据采集MCU 模块损坏及时修复外,大坝及溢洪闸渗流监测设备运行正常。

2 监测资料整编分析

2.1 库水位

根据 2020 年 1 月 1 日至 2020 年 12 月 31 日户主水库大坝降雨及库水位资料,绘制水库降雨量与上游水位过程线,见图1。从图1 可以看出:

图1 2020 年度降雨量与上游水位过程线

1)库水位在2020 年7 月20 日之前处于下降状态,一直降低到低水位118.18 m。之后随着降雨量增大,库水位上升速度较快,于8 月7 日抬升至最高123.88 m 峰值;水库以30 m3/s 流量开闸调洪,8 月9 日水位大幅回落。自此,水位逐步降、升幅度较为平稳。

2)2020 年库水位均值为120.04 m,最大变幅为5.7 m。总体水库水位运行平稳,调度正常。

2.2 渗流监测资料分析

大坝渗流监测方式为在大坝各断面测压管内置渗压计,每天采集监测数值2 次。用最小二乘法计算分析各测点测值与库水位相关关系,见表 1。由表 1 知:P0160-3、P0400-2、P0800-3、P1030-1、P1030-2、ZD2-3 测点数值低于 0.3,测点水位受库水位影响非常小。

表1 各测点测值与库水位相关关系统计表

选用2020 年8 月7 日相对较高库水位(8 月7 日库水位123.88 m 为历史最高水位)进行分析评价,绘制典型断面。

1)0+160 断面坝体测压管从上游到下游呈现水位逐步下降现象,符合土石坝一般变化规律。3 支测压管测值稳定,第2 排测压管P0160-2水位维持在115~117 m 之间,消减水头最大8 m左右,P0160-1 位势较低。P0160-3 水位变化平稳,除在8 月7 日最大降雨期突涨外,变幅一般在1 m 范围内,测值维持在115~117 m 之间,与库水位相关系数为负值,为反向相关性。

2)0+400 断面坝体测压管从上游到下游呈现水位逐步下降现象,符合土石坝一般变化规律。2 支测压管测值稳定,第2 排测压管P0400-2水位维持在116 m 附近,消减水头9 m 左右,剩余位势较低。坝基测压管水位变化平稳,变幅一般在1 m 范围内,测值维持在108~110.2 m 之间,与库水位相关性较强。

3)0+600 断面坝体测压管从上游到下游呈现水位逐步下降现象,符合土石坝一般变化规律。2 支测压管测值稳定,第2 排测压管P0600-2水位维持在117 m 附近,消减水头6.9 m 左右,剩余位势较低。坝基测压管水位变化平稳,变幅一般在2.66 m 范围内,测值维持在109~113 m 之间,与库水位相关性较强。

4)0+800 断面坝体测压管从上游到下游呈现水位逐步下降现象,符合土石坝一般变化规律。3支测压管测值稳定,第3 排测压管P0+800-3 除在8 月7 日最大降雨期突涨到121.21 外,水位基本维持在117.5 m 附近,相比其他断面,该断面坝体水位稍高,但P0+800-3 与库水位相关性较小。

5)0+1030 断面坝体测压管2 支测压管测值稳定,单测压管水位略低于库水位,相比其他断面,该断面坝体水位稍高,估计是受岸坡地下水位影响,与库水位相关系数较小。

6)泄洪闸闸墩各测压管水位变化平稳,除个别由于大雨管口进水数值不准外,均在118~123 m附近。非降大雨期,ZD1-1、ZD2-1、ZD3-1、ZD3-1水位略低于库水位,其余均高于库水位在0.5~1 m之间;降大雨期,ZD2-1、ZD2-2、ZD2-3、ZD3-1、ZD4-3 超常规上升,怀疑管口进水。ZD2-3 与库水位相关关系较小,其他测点与库水位相关性较强。

3 结 语

由以上分析可知,监测大坝各断面坝体测压管从上游到下游呈现水位逐步下降现象,符合土石坝一般变化规律。坝顶下游测压管水位较低,除 P0160-3、P0400-2、P0800-3、P1030-2 与库水位相关性较小,其余测压管水位与库水位值相关性较强,但心墙后剩余位势较低,各测值随库水位升高无趋势性变化。0+800 断面坝体下游和0+1030 断面坝体测压管水位相比其他断面,该断面坝体水位稍高,估计是受岸坡地下水位影响,与库水位相关系数较小。各断面坝基渗流基本稳定,无异常现象。坝体、坝基渗流性态总体正常。

溢洪闸闸墩各测压管水位变化平稳,除个别由于降大雨管口进水数值不准外(降大雨期,ZD2-1、ZD2-2、ZD2-3、ZD3-1、ZD4-3 超常规上升,怀疑管口进水,)均在118~123 m 附近。ZD2-3 与库水位相关关系较小,其他测点与库水位相关性较强,溢洪闸闸墩渗流性态总体正常。

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