摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，自水库大坝运行以来，积累了大量的安全监测数据，从数据中挖掘出有用的规律以分析水库的运行健康状况。根据上水库堆石坝渗压监测资料，建立了坝体内观渗压的统计模型，定量分析监测量的变化规律及其影响因素，分析评价上水库堆石坝实测安全度，并给出相关建议。
关键词：水库大坝，渗压监测数据，统计模型
引言
大坝原型监测是掌握坝的运行状态、保证大坝安全运行的重要措施，也是检验设计成果、监察施工质量和认识坝的各种物理量变化规律的有效手段。目前我省的大多数水库在运行管理过程中，只是简单地记录了监测数据，而没有将监测结果与现场巡视检查的实际情况结合起来进行分析，监测数据没有发挥应有的作用。通过大坝原型监测数据分析，能够了解坝体内渗压在时空上的变化趋势，在一定程度反演出坝体、坝肩工程质量、防渗和排水反滤效果等，等学者在这方面做了大量的工作，取得了不少科研成果。本文以某水库为例，将大坝历年的渗流监测数据进行了分析，通过绘制过程线图、浸润线图、相关线图等，探讨了各测值的时空上分布规律，对照上一次除险加固工程的情况及日常巡视检查状况，结合大坝防渗墙质量检测结论，分析了水库大坝防渗和排水反滤体系存在的问题，对某水库大坝安全管理工作提出了可行的建议，也对其他水库在分析类似问题时可提供参考。
1水库大坝无线监控系统简介
GPRS/GSM水库大坝无线监控系统（以下简称大坝监控系统），是按照水利行业有关标准和规定，生产厂家应不同用户需求开发的，系统经多年运行积累经验，经过进一步优化提升，研发了新一代水利工程远程监测监控系统。系统由两大部分组成，即“大坝工情数据的采集和处理系统”和“视频监控系统”。1）大坝工情数据的采集管理系统由于水库大坝在兴建和除险加固时没有考虑到预留金属防雷系统，所以大坝监控系统采用无线传输方式以降低系统遭受雷电袭击损害的概率。该系统使用中国移动的GPRS业务作为大坝监控系统的数据通讯平台。GSM网络通过电信部门的多年运营，已成为成熟、稳定、可靠的通讯网络。在移动通讯公司的GPRS业务平台基础上建立大坝监控系统，实现大坝渗流观测数据无线传输，具有可充分使用现有通讯网络，缩短建设工期，降低施工成本的优点，而且设备容易安装、维修养护方便。2）视频监控系统该系统由独立的硬盘录象机进行视频记录，保存数据时长按实际情况确定，采用光纤信号传输，有效的降低了坝区雷多的问题。另有辅助照明设备（特殊位置采用红外线摄像机）保证了底照度下的视频清晰度。
2坝体渗压滞后因素分析
2．1滞后因素的分析
通过记录实测渗压计数据，可以发现嵌入坝体的渗压计的渗透压值相对较小，且变化与水库水位的变化不同步。渗透压变为峰值(谷值)的时间倾向于晚于储层水位达到峰值(谷值)的时间，并且存在时间差。这就是渗压的滞后性。此外，同一部分中每个渗透压计的渗透压滞后时间明显不同。由于坝体防渗体渗透性小，渗透压值滞后时间较为明显。因此，在分析渗透压值的观测数据时，有必要发现渗压滞后时间。一方面，在选择因子时考虑其影响;另一方面，它可以用作分析大坝渗透率的指标。造成渗压滞后的原因具有复杂性，且有多种因素对其产生影响，可归纳如下:水压传递需要时间，非饱和土壤(或无压饱和土壤水)的水填充耗散需要时间，不稳定渗流的影响，以及坝体填充不均匀质量的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，由于实际情况的复杂性，通常难以获得渗透压的滞后时间。通常基于渗透压值和储层水位的时间历程曲线来估计。其方法主要有如下两种:1)在水库水位与渗透压之间采取较长时间的相对稳定性，当稳态开始在其各自的时间历史曲线上变化(向上和向下)时，选择两个转折点之间的时间差。即为相应渗压的滞后时间。2)将对应于两个时间历程曲线的峰谷时差作为滞后时间。
2.2滞后参数演变规律
在大坝渗流场趋于稳定后，影响滞后时间的因素有防渗结构的渗透系数(如给水度、渗透系数)等。一般来说，渗压参数的影响不会随时间的变化而发生改变，是相对确定的关系。如果滞后时间减少，渗透压增加，渗流增加，坝体渗透结构的渗透率增加;相反，如果滞后时间增加，渗流减少并且渗透压降低，则渗流结构的渗透性降低。
3应用
3.1大坝监控系统施工
在水库大坝原测压管保护设施的基础上，加装相应设备，即完成测压管观测设备的改造施工，通过GSM无线连通监控中心，即可运行，实现了完工即运行的效果。因大坝监控系统专业性强，科级含量高，需专业人员负责指导安装施工。沙沟水库测压管观测设备施工过程当中，施工方派出专业人员，水库管理处工作人员配合进行。首先进行供电系统安装，将太阳能光伏发电电池板固定在支架上，安装在测压管保护箱顶，钻孔将电线传入到保护箱内，接通太阳能充电保护器和免维护蓄电池。其次安装数据采集发送终端和大坝测压传感器，按照测压管深度精确量取线缆长度，将大坝测压传感器投入到测压管内，由专业人员将数据采集发送终端连通电源和大坝测压传感器并进行数据采集发送终端内部线路安装，整理测压管保护箱内蓄电池、充电保护器、数据采集发送终端和线路，即完成设备安装。完成沙沟水库大坝30个测压管观测设施施工工期仅5d，使用15个工日。
3.2渗压水位的因子分析
渗透水位是由上游和下游水位差，降雨和时效等因素引起的。渗透水位的高低与上下游水位的波动和坝体材料的渗透性有关。在渗透过程中，当水流克服土壤颗粒之间的阻力时，需要一定的时间从上游渗透到渗压计的位置。因此，渗压水位还与前期库水位有关。此外，土壤的固结改变了土壤颗粒结构的排列，淤积对大坝前渗流状态的影响可能是影响渗透水位的因素。因此，影响渗透水位的因素可归纳为三个部分:水库水位分量YH，降雨分量Y1和时效分量Yθ成分。
3.3大坝工情数据采集系统主要设备
1）数据采集发送终端。数据采集发送终端内部有中国移动SIM卡插口，使用的GSM/GPRS通讯网络，具备高性能、可靠及抗干扰能力强等优点，提供标准232数据口,RS485,模拟量,脉冲接口。传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能。2）大坝测压传感器。大坝测压传感器具有灵敏度高、多量程、抗腐蚀、过载及抗干扰能力强、高精度、坚固密封等优点。包括精密液位变送器（以下简称变送器）和线缆。精密液位变送器下端设导液孔，内置压力传感器。线缆采用通心透气电缆设计方法，将水位以上大气压导入传感器感压面，从而抵消大气压。
结语
从坝基渗压计测值拟合线看出，坝基渗压计测值规律性较好，与库水位呈正相关关系，库水位上升，坝基渗压计测值增大，库水位降低，渗压计测值随之减小。在蓄水前，大部分时间段内各支渗压计测值比库水位高，表明渗压计测值主要受坝基地下水位的影响，各支渗压计测值符合大坝运行坝基渗压变化的一般规律，所建立的渗压回归模型可行。通过对实测数据建立数学模型并进行统计分析，来判断大坝的运行状况，对于及时预防和避免因为大坝渗流破坏导致的意外事故有重要意义，同时对土石坝坝体稳定分析和渗流分析有很大的实用意义。
参考文献:
［1］何晓燕．中国水库大坝失事统计与初步分析［A］．中国水利学会．中国水利学会2005学术年会论文集———水旱灾害风险管理［C］．2005:10．
［2］梁国钱，郑敏生，孙伯永，等．土石坝渗流观测资料分析模型及方法［J］．水利学报，2003(2):83-87．
论文作者:宋腾蛟,汪振邦
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/25
标签：大坝论文; 水位论文; 水库论文; 渗透压论文; 测压管论文; 时间论文; 数据论文; 《防护工程》2019年第6期论文;