渾河閘垂直位移監測分析

孫浚凱，謝海亮，郭彩銀，武　宇

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧 撫順 113007)

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渾河閘垂直位移監測分析

孫浚凱，謝海亮，郭彩銀，武宇

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧 撫順 113007)

摘要：渾河閘位于渾河中下游，距大伙房水庫75 km，坐落于沈陽市鐵西區后謨家堡村。渾河閘工程以防洪、灌溉為主兼顧景觀蓄水。工程始建于1958年，2008年工程開始進行加固重建，2011年9月工程主體完工，于2012年1月進行下閘蓄水驗收工程投入使用。通過對渾河閘閘體的垂直位移數據的采集，分析閘體垂直位移的變化規律，并運用回歸分析的方法建立數學模型。通過對垂直位移監測資料的分析，各點的垂直位移變化量均在允許范圍內，閘體處于安全運行狀態。

關鍵詞：渾河閘；垂直監測；回歸分析；統計模型

1工程概況

渾河閘位于渾河中下游，距大伙房水庫75 km，坐落于沈陽市鐵西區后謨家堡村。渾河閘工程以防洪、灌溉為主兼顧景觀蓄水。工程始建于1958年，2008年工程開始進行加固重建，2011年9月工程主體完工，于2012年1月進行下閘蓄水驗收工程投入使用。新建的渾河閘工程等別為Ⅰ等，規模為大(1)型，主要水工建筑物為1級，按100 a一遇洪水設計，300 a一遇洪水校核，并能通過500 a一遇的超標準洪水，最大的過閘流量為7 341 m2/s[1]。

渾河閘工程閘體是承受荷載的主要建筑物，閘體的安全關系到整個工程的安全運行，也關系到人民生命財產的安全，對閘體的安全監測十分重要，垂直位移的監測也是安全監測中的一個重要環節。

渾河閘工程共有32個垂直位移監測點[2]，其中閘體上有30個，上下游閘體各15個，編號分別為：C1-1，C2-1……C14-2，C15-2；閘肩有2個基準點，編號分別為Q1、Q2，正常情況下Q1作為工作基點，與閘上監測點構成一個閉合的水準路線，Q2作為備用點和水準網校核點使用。

2數據采集及處理

主要包括2個方面的內容：

2.1數據采集

渾河閘工程垂直位移采用幾何水準法進行測量，即從已知點Q1出發，經過閘體上游點和下游點進行一站一站傳遞最后回到Q1點，構成閉合水準路線，測量過程中采取往返測量。

渾河閘工程垂直位移監測采用人工監測的方法，使用DNA05電子水準儀和銦鋼尺對閘上的各監測點按二等水準進行測量，采集原始數據。并同時通過觀測閘前的水尺，采集閘前水位；在測量當天通過用溫度計采集當天上、中、下午的溫度。渾河閘垂直位移的監測數據采集頻率為每個月一次(均固定在每個月的月初)。

2.2數據處理

閘前水位均采用測量當天的10時水位；溫度數據結果為上、中、下午數據的平均值；把采集的各測點的高程通過進行誤差分析符合二等水準測量規范的限差要求后；把測量產生的誤差按測點數進行平差計算等得到每個測點的高程值；各測點的垂直位移為本次測量的高程值和原始的高程(2011年9月)的差值，垂直位移的方向規定下沉為正，上升為負[3-4]。

3數據分析

主要包括空間位移的趨勢和回歸分析2個方面的內容：

3.1空間位移的趨勢

渾河閘空間位移趨勢的分析選取了7、8月份的垂直位移監測數據，其空間位移趨勢見圖1。

圖1渾河閘7、8月份測點垂直位移變化過程線

通過圖1可知渾河閘各測點的位移變化較小，各測點的變化趨勢基本保持一致，8月份的位移與7月份相比，總體表現為下降的趨勢，有個別的測點上升(C4—1和C5—2)這可能與外界的因素、測量誤差和溫度有關，但均在規定范圍內，符合閘體變形的基本規律[5]。

3.2回歸分析

主要包括數學模型的建立、統計分析方法和成果分析3個方面：

3.2.1數學模型的建立

渾河閘的垂直變形的影響因素很多，比如有溫度、水位、時效、水壓力、滲流、施工等，但主要由閘前水位分量、溫度分量和時效分量3個部分構成。然而其他的一些分量也可以通過時效分量來考慮，所以建立其統計模型為：

St=B0+δh(t)+δt(t)+δθ(t)+ε

(1)

式中：St為對應世間的垂直位移量，mm；δh(t)為對應時間的變形水壓分量，m；δt(t)為對應時間的變形溫度分量，℃；δθ(t)為對應時間的變形時效分量，d；B0為常數項。

3.2.2統計分析方法

在統計過程中我們以C5—1點為例進行闡述，通過對垂直位移、溫度、水位、時效等數據的整理得到表1(2013年渾河閘C5—1點監測數據)。

表1　2013年渾河閘C5-1點監測數據

通過matble進行編程，運行得到回歸系數，負相關系數和剩余標準差并得到相關方程和垂直位移過程線。圖2為渾河閘2013年C5—1垂直位移過程線。

2013年C5-1的垂直位移的回歸方程為：H0= 0.126×T+ 0.4864×H-1.20×10-4×D-15.9768；復相關系數R：0.82剩余標準差S：1.80。

圖2渾河閘2013年C5—1垂直位移過程線3.2.3成果分析

通過用上述方法進行回歸分析，得到閘上各點的回歸分析成果，以下列舉了閘上有代表性的點進行分析，分析成果見表2。

表2　2013年渾河閘垂直位

注：Q1為壩肩上的點，C15—1、C15—2為渾浦進水閘上下游點；C10—1、C10—2、C5—1、C5—2分別為攔河閘上下游的點；C1—1、C1—2為渾沙進水閘上下游的點。E—04表示10的-4次方。

由表2可以看出復相關系數均>0.7，因此數據線性擬合的比較好；從單項回歸分析中可以看出大壩垂直位移受溫度、水位影響較明顯。具體規律表現為：觀測數據表現為溫度升高閘體膨脹，位移點上浮，溫度降低壩體冷卻收縮，位移點下沉；垂直位移與水位成正相關。從表2可以看出，隨著溫度的變化，垂直位移量的變形規律較強。

4結語

4.1結論

1)通過對垂直位移變化量的回歸分析可以看出:隨著溫度的升高閘體膨脹，位移量上升，溫度降低位移量下降，隨著溫度的變化垂直位移量的變化規律較強。

2)通過對垂直位移變化量的回歸分析可以看出：垂直位移量與閘前水位成正相關，并且對垂直位移的影響較大。

3)通過對垂直位移變化量的回歸分析可以看出：時效因子對垂直位移變化量的影響較小，且隨著時效因子的變化對垂直位移量的影響正逐漸減小。

4)渾河閘工程整體的運行狀態良好，各個點的位移量變化都符合要求，個別點的位移量變化較大可能由于測量過程中誤差引起的。

4.2建議

1)由于垂直位移受閘體的溫度影響較大，建議渾河閘管理處建立氣溫及閘體的溫度監測系統，并做好記錄。

2)建議渾河閘管理處派專人定期對各觀測點清理和除銹；并加強工作人員對對觀測點位的保護意識，以免觀測點因為人為因素發生位移或破壞，引起不必要的誤差。

3)建議渾河管理處在進行環境的綠化和新建工程時考慮到測量通視的問題，以免為以后的測量工作造成不必要的麻煩。

參考文獻：

[1]李燕，郭彩銀，王剛.渾河閘下游生態與傳統措施結合的護坡施工[J].東北水利水電，2014(06)：22。

[2]中華人民共和國水利部建設與管理司.DL/T 5178—2003混凝土壩安全監測技術規范．北京：中國電力出版社[S].2003．

[3]顧沖時，吳中如.大壩與壩基安全監控理論和方法及其應用[M] .南京: 河海大學出版社，2006.

[4]張博，陶家祥，曹其光.豐滿大壩垂直位移監測資料分析[J].三峽大學學報，2010，32(06)：25-28。

[5]潘宣何，袁國金.某工程大壩垂直位移監測分析[J].湖南水利水電，2015(05)：10-12.

[作者簡介]孫浚凱(1989-)，男，遼寧瓦房店人，助理工程師，從事工程管理工作；謝海亮(1988-)，男，遼寧興城人，助理工程師，從事工程管理工作；郭彩銀(1982-)，女，山西定襄人，工程師，從事工程管理工作；武宇(1987-)，男，遼寧黑山人 ，助理工程師，從事工程管理工作。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：P21

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)10-0079-03