水工建筑物觀測資料的整理分析

黃少鋒，蔡文波

(1.黑龍江省二九O農場水務局，黑龍江綏濱 156202;2.黑龍江省山河農場水務局，黑龍江嫩江 161421)

水工建筑物觀測資料的整理分析

黃少鋒1，蔡文波2

(1.黑龍江省二九O農場水務局，黑龍江綏濱 156202;2.黑龍江省山河農場水務局，黑龍江嫩江 161421)

水工建筑物觀測資料的整理、整編和分析工作，是工程觀測工作的重要組成部分。主要內容為觀測資料的整理分析和資料整編的工作內容和要求、常用分析方法，利用回歸分析法進行定量分析3部分內容。

水工建筑物;觀測資料;整理分析;水平位移;相關因素;定量分析

1 觀測資料整理分析的內容

觀測資料的整理、整編和分析工作，是工程觀測的重要組成部分，在平時進行各項觀測工作之后，應立即對觀測資料進行整理分析，并隔一定時期將觀測資料進行整編。

1.1 資料整理分析

觀測資料的整理分析工作，主要包括以下4方面的內容：

1.1.1 校核原始記錄

原始記錄是觀測的基本資料，應慎重進行審查、校核，確保資料的正確無誤。一般審查內容包括：①記載數字和單位有無遺漏，準確度是否符合規定要求;②水準標點標高計算;③由讀數計算變化量和高程等，發現錯誤應予糾正。必要時進行復測。

1.1.2 填制觀測報表，并繪制曲線圖

各種觀測成果經審查校核并填入報表后，即可繪制過程線，在積累了一定數量的資料后，應繪制關系曲線，根據這些曲線，分析變化幅度、變化量的一般規律和趨勢等。此外，還應分析各觀測數值的合理性及可能的誤差程度，如有異常現象，應及時找出原因。

1.1.3 研究分析建筑物狀況

根據繪制的過程線和關系曲線，對建筑物情況進行分析，并與設計過程線及理論關系曲線相比較，判斷建筑物的狀態變化和工作情況正常與否。如有異常現象，應分析原因，研究處理措施。

1.1.4 提出改進意見

根據建筑物的狀況分析，應提出工程運用，建筑物養護維修及今后觀測工作的改進意見。

1.2 資料整編

對觀測資料整編應在平時整理、分析工作的基礎上進行，主要工作內容如下：

1.2.1 收集資料

整編前應將有關資料整理齊全，必須整理的資料有以下4部分組成：①工程資料。包括勘測設計、試驗、施工、竣工、驗收及養護維修等資料;②考證資料。包括各項觀測設備的考證表、布置圖、詳細結構圖，觀測設備的損毀、改裝情況及其他與觀測設備有關的資料;③觀測資料。主要有各項觀測記錄表、報表、過程線、關系曲線、有關說明等;④有關文件。有關觀測工作的指示、批文、報告、總結及其他參考文件。

1.2.2 審查資料

整編前，應將所有資料進行全面的審查，主要內容包括以下3方面：①審查所有考證資料、過程線、關系曲線、文字說明等有無遺漏;②校核原始資料、水準點高程、高程的換算、觀測讀數換算變化量有無錯誤;③檢查校核各種曲線圖，并互相對照進行合理性的檢查和分析。

1.3 填制和編寫資料

收集、審查資料完畢后，應填制觀測成果統計表，并編寫觀測資料整編說明審查無誤后，審定付印。

2 觀測資料的初步分析

觀測資料的初步分析，是介于資料整理與分析之間的工作。常用繪制測值過程線布圖和相關圖，對測值作比較對照等手段，進行初步的定性分析。

2.1 時間過程統計分析法

測值過程線一般是以過程為橫坐標，測值為縱坐標進行繪制。它可以反映測值隨時間的變化過程，可分析測值變化的梯度、趨勢、位相、變幅、極值以及有無周期變化及異常變化等。圖上可同時繪出有關因素如水庫水位、氣溫等的過程線，以了解測值與這些因素的變化是否相適應，周期是否相同，滯后的時間，兩者變幅的大致比例等。為了比較它們之間的聯關和差異，圖上也可繪出不同測點或不同項目的曲線。

據實際資料統計，土石壩竣工后第一年內的壩頂沉陷量約占壩高的0.1% ～0.4%，以后逐年減少，竣工后5～7 a，沉陷基本穩定，竣工后10 a內累計沉陷量約為第一年內的2～4倍。通常，我們把竣工后第一年沉陷速率為0.5%和竣工后累計沉陷量與壩高比率為3%均作為“過大沉陷”的參考指標。

2.2 空間分布統計分析法

測值分布圖繪制，通常以橫坐標表示測點位置，縱坐標表示測值。它可以反映測值沿空間的分布情況，可分析測值的分布有無規律，最大、最小數值出現的位置，各測點之間特別是相鄰測點之間差異的大小等。為了了解測值的分布是否與之相適應，圖上還可繪出有關因素如壩高、彈性模量等的分布值。還可同時繪出同一項目不同測次或不同項目同一測次的數值分布，以比較其間的聯系和差異等。

當測點不便用一個坐標反映時，也可用縱橫坐標共同表示測點位置，將測值標在測點位置旁邊，然后繪制測值等值線圖進行分析。

圖1所示為某土壩的水平位移分布曲線。其繪制方法是在土壩平面圖上，點繪縱排標點同測次的累積水平位移及其方向。從圖上可以看出：①水平位移主要發生在河谷中部壩的最大斷面處，而向兩岸逐漸減少;②在壩的橫斷面上，低高程分別向上、下游方向位移，壩頂位移方向則視具體條件而定;③最大位移量，施工期發生在壩的1/2壩高處，竣工后發生在壩頂或壩頂以下1/3壩高處附近。

圖1 某土壩水平位移分布圖

2.3 相關因素統計分析法

這種分析方法是以一個坐標表示測值，另一個坐標表示相關因素，用來分析測值與相關因素之間的相關關系及其變化規律。

在相關圖上，可以把各次測值依次用箭頭相連并在數據旁注上觀測時間，可以看出測值變化過程、因素升降對測值的不同影響以及測值滯后于因素變化的程度等。

圖2為混凝土壩水平位移與庫水位及氣溫綜合相關圖，其中氣溫t30為前30 d平均氣溫。從圖2中可見該測點夏季向上游位移、冬季向下游位移;測點隨庫水壓力增大向下游位移。

圖2 混凝土壩水平位移與庫水位、氣溫綜合相關圖

2.4 比較分析法

比較分析方法，主要是通過與歷史資料、相關資料、設計計算成果、模型試驗數據及安全控制指標等因素的比較，了解工程的運行狀態。包括：

①歷史資料的比較，一般應選取歷史上同條件的多次測值，作為對比對象。分析其是否連續漸變或突變，有無突破，差異程度和儲蓄的方向，同時還可比較變化趨勢及變幅等;②相關資料的比較。可與相鄰測點的測值對比，看其差值是否正常，分布情況是否符合規律;與相關項目對比，如水平位移與鉛直位移，揚壓力與滲流量等，將測值過程線繪在同一張圖上進行對比，看其是否有不協調的異常現象。例如土石壩測壓管水位和滲流量隨庫水位的上升而增加，隨庫水位的下降而減少;但隨著時間的推移，由于壩體固結、壩基沉陷、泥沙淤積等原因，在相同的庫水位條件下，滲流觀測值趨于減小，最后達到穩定;③設計計算或模型試驗成果比較。主要是比較其分布和變化趨勢是否相近，數值差別的大小;④安全控制指標的比較。看測值是否超過標準;同預測值對比，看其出入大小并分析結果是偏于安全還是偏于危險。

3 利用回歸分析法進行定量分析

回歸分析法是處理變量與變量之間關系的數學方法，又稱相關分析法，屬于數理統計法的范疇。它適用于處理大量的觀測數據，可容納很多因子，建立最優回歸方程。常用的有一元線性回歸、多元線性回歸以及逐步回歸分析等。

［1］韓成銀，高開流，陳斌.水工建筑物觀測資料整編系統及其應用［J］.水利水電科技進展，2004(04).

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［3］李珍照.三峽工程水工建筑物監測資料分析工作研究［J］.大壩觀測與土工測試，1999(02).

TV698.2

B

1007-7596(2011)05-0135-02

2010-01-25

黃少鋒 (1972-)，男，山東昌邑人，工程師;蔡文波(1972-)，男，遼寧新民人，工程師。