浅谈南湾水库观测资料的整编和分析

浅谈南湾水库观测资料的整编和分析
发表时间：2020-04-02T08:04:54.979Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：刘大成
[导读] 2000年以后水库防洪标准按万年一遇洪水校核进行运用，相应库13.55亿立方米。

信阳市南湾水库管理局河南信阳 464031
摘要：南湾水库自运行以来，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。

对于大坝工程来说，需要全面观测坝体质量与安全问题。

所以，本文深入分析观测资料整理的内容，并且介绍资料整编的工作步骤，希望通过此次研究能够为相关人员起到参考性价值。

关键词：大坝；安全观测资料；整编；分析
工程概况
南湾水库是建国初期为治理淮河、发展水利而兴建的大型水利工程，1952年开工建设，1955年建成蓄水。

水库位于淮河一级支流浉河上，坝址位于信阳市区西5公里的南湾村，控制流域面积1100平方公里，多年平均降雨量1243毫米，是一座以防洪、灌溉、城市供水为主，兼顾水产养殖、发电、旅游、航运等综合利用的大型水库。

南湾水库原按百年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。

“75.8”洪水后，1979-1982年水库工程进行了第一次除险加固，加固工程按千年一遇洪水设计、可能最大洪水校核，总库容16.3亿立方米，2000年以后水库防洪标准按万年一遇洪水校核进行运用，相应库13.55亿立方米。

南湾水库主要建筑物有：主坝、输水洞、溢洪道、泄洪洞、土门堵坝、水电站等。

①主坝：坝型为粘土心墙砂壳坝，坝顶高程114.3m，防浪墙顶高程115.3m，最大坝高38.3m，坝顶长816m，宽8.0m，坝基采用截水槽防渗，并辅以水平防渗铺盖。

②溢洪道：位于大坝左岸猫儿冲山凹与龙王涧谷地。

闸室段设两孔12m×9m的开敞式泄洪闸，底板高程98.6m，根据上述材料，展开有关大坝观测资料的有关分析，以便相关人士参考。

一、安全观测资料整编
1.1资料一般整编
观测资料的一般整编包含收集资料，对收集资料进行检测，将监测数据上传到数据库中，按照标准顺序对资料进行编排。

1.2定期整编
观测资料相关人员需要定期整编大坝监测数据，在施工过程中整编水库蓄水资料，时间应当控制在12个月以内。

在实际整编工作中，所涉及到的内容如下：第一，对大坝运行状态的控制指标、监测系统布设、巡查记录、考证资料、文件报告等进行整合。

第二，根据工程监测资料与一般整编，按照标准流程，校对整编结果统计表和列表。

若日常观测建立数据库，在后续工作中就能够直接从数据库中调取信息。

同时，还需要特别说明比较特殊的资料。

第三，按照观测结果统计资料，并且详细记录温度等各种环境资料以及水位资料。

第四，分析不同观测物理量的影响内容和变化规律，提出安全影响评价，还应当提出相应的处理措施。

1.3资料整编与刊印
一般来说，资料整编至刊印编排的顺序如下：首先需要进行封面处理，之后进行目录编著—特殊说明—工程概况—资料考证—检查巡视资料—封底。

对于封面内容来说，包含项目名称、整编时间和具体时间。

对于特殊说明，则包含整编工作运行及变换，工程内容监测和巡查。

其次，还需要维修设备，更换检验以及考证资料等。

对于观测资料来说，则需要按照工程监测规定明确编排次序，核对和校对项目统计学表。

对于观测成果来说，则需要分析常规观测结果，包含内容与方法。

因此重点内容在于分析审核观测结果。

可以采用制作图形表数据表方式，对变化情况进行观测。

由于变形观测的数据值比较大，因此在进行复测之后，需要总结证明结果，深入分析绘图内容。

二、观测资料的分析
1.水库大坝监测
1.1雨水情观测
雨水情观测主要是针对水库每日的出入库水量以及水库集雨区降水量等方面的观测。

在水情观测的时候，一般情况下利用水位与库容曲线的关系，推算24h水库来水量和相应库容，也可以是某个时段的水库来水量；降水量则用雨量筒和量杯量测。

南湾水库的汛期是6月15日至9月10日，汛限水位103m，库容限制在6.7亿m3以内。

从多年水情观测的结果可知，南湾水库来水量集中在6—9月份，降雨也集中在这个时段，南湾水库多年平均径流量4.62亿m3，可以根据观测结果编制水库的控制运用计划和防洪调度计划。

1.2移位观测
一般情况下位移观测每年最少为1次（施工期每月1次），并在汛前、汛中和汛后及水库水位骤升骤降、高水位、地震、极端气温等情况下增加观测的次数。

水库监测利用水平位移和垂直位移观测的方式，垂直位移主要在大坝上沿坝轴线自西向东依次埋设的若干个测点，参照国家二等水准测量展开监测。

从单个观测点结果分析，各个测点在全年各月份和具体观测时间均有变化，在不同库水位时亦有变化，在库容量相近时，位移幅度结果也是不同的。

水平位移也是如此。

因此，位移观测结果需根据综合情况进行分析。

1.3渗流观测
南湾水库大坝基岩渗水测压管共7排，34根。

河槽大断层0+586、0+605及河槽破碎带0+465各一排，台地小断层0+315和0+335各一排，台地及河槽非断层带0+200、0+640各埋设一排。

测压管的位势是指某根测压管水头在渗流场中占全部渗流水头的百分数。

在库水位及下游尾水位变化时，只要流场（边界几何形状）不变，测压管的位势不随时间而变。

基岩渗水测压管从1955年开始的年平均位势过程线来看，水库经过60多年运用且经2007年最高库水位105.72m考验，总体来说测压管位势无明显变化，证明了坝基的渗流基础在目前的情况下是稳定的。

2.监测资料分析判断步骤
第一，通过成果分析，判断变化规律。

分析不同观测项目的精度，查看误差问题。

绘制主要项目，分析观测点分布图，明确观测数值的变化规律。

通过分析观测值的影响因素，之后制定相应的图表。

其次，深入分析观测值系列，采用多元回归分析法获得定量关系方程，寻找出关系曲线，制作各项影响因素图表。

在分析过程中，应当对重点大坝段进行分析，比较分析不同变形观测值，还需要分析历史观测数据，寻找出异常值。

在寻找出异常值之后，还需要实施专题分析，重点在于异常产生原因、大坝影响因素以及异常程度等。

采用重复测算方法，不断试验异常值的结果，确保其精准度满足相关要求。

在判断和分析大坝安全性能时，主要划分为稳定、强度、耐久性等判断内容，对于稳定性能来说，断面总剪应力比抗剪能力大时，就会降低稳定性。

对于强度性能来说，坝体需要承受比较大的负荷，因此不同部位都可能会产生正应力。

坝体抗拉强度和分拉应力冲突时，就会发生开裂问题。

对于耐久性能来说，当坝体受到泻流水、渗透水影响时，就会产生风化、溶蚀和开裂等问题，降低坝体稳定性，还会影响坝体使用寿命。

3.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。

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：3.1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。

3.2将对应于两个时间历程曲线的峰谷时差作为滞后时间。

结束语
据具体分析，目前在中国运营的中小型水库的大部分问题都与渗漏安全有关。

因此，水下观测数据的收集，处理和分析是必要的。

所以，在实际整编与分析中，还应当关注到及时性问题，这样能够及时掌握大坝的运行状态，根据监测资料能够加强各项控制措施的有效性。

此外，资料整编人员还应当详细记录监测资料的数据，并且通过专业管理方法实施存储管理，以此确保各项工作的有效开展，在运营和维护工作中能够有据可循。

参考文献
[1]周砂杉.基于水工观测资料分析大坝的安全稳定性探讨[J].消费导刊，2019，25（10）：229.
[2]牛锐.柏叶口水库的大坝变形观测及初期观测资料分析[J].山西水利科技，2017，13（3）.。