水庫大壩浸潤線觀測管觀測資料分析

摘要：為進一步做好水庫大壩管理，不斷提升水庫大壩的運行質量，減少水庫大壩發生病害的機率。文章以大壩浸潤線觀測管作為切入點，以白沙水庫為例，系統分析相關觀測方法，形成一個完備的觀測方案，并在此基礎上，做好相應的觀測資料分析工作。通過對水庫大壩埋設的新老觀測管水位的分析對比結果，提出建議和意見。

關鍵詞：水庫大壩;浸潤線;觀測管;資料分析

中圖分類號：TV233 ??文獻標識碼：A??文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

水庫大壩在日常使用過程中，由于長期受到水體的浸泡、侵蝕，極易引發結構性病害，影響水庫大壩的正常使用，增加了安全事故的發生機率。為有效應對這一情況，水庫管理人員需根據水庫的實際情況，進行防滲處理，通過必要的防滲手段不斷提升壩體結構的穩定性。為達到這一目的，在防滲、攔水過程中，需要采取相應的觀測方案，獲取、分析、評估相應的數據，以保證整個水庫大壩相關管理工作的順利進行。文章以白沙水庫作為研究對象，從多個維度出發，系統梳理水庫大壩浸潤線觀測數據的分析方法，形成系統化的觀測方案，進而為后續相關管理工作的開展奠定堅實基礎。

1工程概況

為進一步提升水庫大壩浸潤線觀測數據分析的實用性，確保各項觀測措施與實際水庫管理需求相符合，在研究環節，選取白沙水庫作為案例，進行系統化的梳理，明確現階段我國在水庫大壩浸潤線觀測數據分析方面存在的問題以及積累的經驗，為后續水庫大壩浸潤線觀測數據分析的調整優化提供了方向性引導。白沙水庫位于淮河流域沙穎河上游，壩址位于河南省禹州市與登封市交界的白沙村以北300m處。是我國50年代初治準早期河南省興建的大型水庫之一，水庫控制流域面積為985平方公里，1951年3月開工建設，1953年8月建成，由于當時各方面條件的限制，存在諸多問題，1956年2月-1957年12月進行了擴建。2003年2005年進行了除險加固。

白沙水庫屬于大Ⅱ型水庫，水庫最大庫容2.78億立方米，工程等級為二等，主要建筑物為2級建筑物，水庫正常蓄水位225.0米，設計洪水標準為100年一遇相應水位為231.85米，校核洪水標準為2000年一遇，相應水位為235.56米。其剖面圖如圖1所示。

該水庫是以防洪灌溉為主，兼顧工業供水、水產養殖、旅游等綜合利用的大型樞紐工程白沙水庫主壩為均質土壩，壩長1330米，壩頂寬65米，最大壩高484米，壩頂高程236.30米，防浪墻頂高程237.50米。壩基采用粘土截水槽防滲，槽底位于二疊系石英砂巖上。由于地處淮河流域，受到地區性小氣候的影響，水庫出水量變化較大，加之壩基地質相對較軟，使得其在使用過程中，極易受到水體的侵蝕，引發各種病害，縮短水庫使用壽命的同時，增加了安全事故的發生機率。為了防范安全風險，實現水庫的有效管理，工作人員需在水庫日常管理過程之中，積極調整工作思路，創新工作方法，采取更為現代化的觀測以及分析手段，實時掌握水庫狀態，以此來確保各類管理方案的針對性。

2本次分析目的和任務

浸潤線作為現階段水庫安全監測的方式，是判定水庫土石壩體內部滲流情況的重要手段之一。從過往經驗來看，通過在水庫壩體以及壩基的相關位置設置相應數量的測壓管，就能夠實現對水庫壩體的實時監測，幫助相關管理人員有效掌握相關數據，對后續各項突發事故的處理以及應對提供了必要的數據參考。基于浸潤線的這種優勢，我國多數水庫在施工以及管理的過程中，埋設了相關測壓管道。由于白沙水庫的運行年限較長，最初的設計思路以及結構難以全面適應現階段區域水資源管理需求，基于這種認知，白沙水庫進行了針對性的加固工作，消除安全隱患。例如2003年在大壩除險加固的過程中，工作人員發現前期安裝的25個老觀測管，由于服役時間較長，多數觀測管已處于故障、無水、堵塞狀態，在這種情況下，浸潤線觀測管已無法利用所采集的數據對壩體滲流進行正確的分析。同時，由于白沙水庫水文環境較為復雜，在除險加固期間，相關工作人員發現，觀測管出現位置偏移的情況，造成數據觀測以及分析誤差，無法實現水庫壩體內部滲流情況的準確分析。為了有效應對這一情況，工作人員采取了相應的處理方案，在老的觀測管沿壩軸線偏移1m的位置安裝了新的觀測管，通過對老觀測管的更換以及新觀測管的重新安裝，構建起完整的觀測機制，進一步發揮出浸潤線觀測管數據分析在水庫大壩管理中的作用。為確保浸潤線觀測管作用的發揮，提升觀測管更換以及安裝的水平，本次分析工作的目的和任務為：通過對老觀測管和新觀測管的數據進行分析和比較，評價老觀測管的有效性及與同一位置新觀測管的相關性，以確定老觀測管是否報廢，及利用新觀測管代替老觀測管的可行性。

本次分析依據為水庫2008-2012年觀測資料。

3壩體浸潤線觀測資料分析

3.1壩體觀測管布設及觀測情況

從相關資料中，可以明確白沙水庫壩體浸潤線觀測管安裝一共有兩次，第一次安裝在2003年水庫除險加固前，共埋設了25支觀測管，為老觀測管，第二次安裝在2003年水庫除險加固期間，新增加29 支觀測管，為新觀測管。老觀測管多為浸潤線管，其中0+280斷面布設了5 個，0 + 500斷面布設了5個，0 + 500斷面上布設了5個，0+946.1斷面上布設了6個，0+1000 斷面上布設了4個。新觀測管多布設在老觀測管斷面處，為避開老觀測設備，沿壩軸線方向偏移l米，O+279斷面布設了5個壩體浸潤線管，0+947斷面布設了5個壩體浸潤線管，其它斷面為壩基測壓管，其中0+l00斷面布設了2個壩基測壓管，0+281 斷面布設了5個壩基測壓管，0+574斷面布設了5個壩基測壓管，0+945斷面布設了5個壩墓測壓管，1+100斷面布設了2個壩基測壓管，本次分析僅對壩體浸潤線觀測管進行。除了進行上述操作之外，為了保證整個觀測管數據分析的有效性，在完成觀測管布局工作之后，還應當結合現有的技術手段，構建起水庫在線監測系統，如圖2所示。

在整個在線監測系統構建過程中，技術人員應當著眼于實際，從無線傳輸、信號線傳等幾個角度出發，形成完整的在線監測系統，實現對各類數據的有效梳理，對水庫大壩浸潤線數據的科學高效分析，為后續相關管理工作的開展奠定了堅實基礎。

3.2相同部位新老觀測管水位相關性分析

由于大壩測壓管線有著一定的使用壽命，因此數據分析環節，勢必需要做好相同位置新舊觀測管水位調查以及分析工作，在數據分析環節，構建起相關系統分析，以此增強水庫大壩貫測壓管數據分析的有效性，將數據偏差控制在合理范圍內。以白沙水庫為例，由于經歷了兩次的觀測管更換工作，因而在觀測管數據分析過程中，需要做好相應的分析工作。白沙水庫在浸潤線觀測管數據分析過程中，考慮到自身觀測管更換的實際情況，因此采取了相應的處理方案。近幾年正常觀測的老觀測管有0+280斷面上的?、?、??管、0+946.1?西管。0+ 800⑤管，其它管無水。新埋設的壩體浸潤線觀測管只有0+279斷面和0+947斷面，總之，老觀測管經過幾十年的運行，大都無水失效，近期能正常使用、有效的觀測管只有0+280?、?管兩個，0+280?管、0+946.1?西管雖正常觀測，但觀測數據受其它因素影響與庫水位不相關，已基本失效。通過這種處理方案，將老觀測管與新觀測管進行了必要的數據聯系，形成穩定的相關性分析機制，進而增強了水庫大壩浸潤線觀測管數據分析的有效性以及合理性。

4結論與建議

基于水庫大壩浸潤線管測數據分析的有效性以及合理性，有必要從過往經驗出發，做好相應的數據分析調整與優化工作，以保證浸潤線管測數據分析的有效性以及合理性，為水庫日常管理運營提供必要的數據支持。

（1）老觀測管共布呈5條斷面，分別為O+280斷面、0+500 斷面、0+800斷面、0+946.1斷面、1+1000斷面，均為壩體浸潤線觀測管，采用人工觀測、記錄。近幾年仍在觀測的老觀測管有0+280斷面上的?、?、?管和0+946.1斷而上的?西管及0+800斷面上⑤管，其它管堵塞損壞或無水。

經比較，老觀測管0+280?、?管與相同部位埋設的新觀測管0+279?、?管水位及變化趨勢相差不，基本同步，0+280?管、0 + 946.1?西管與相同部位的新觀測管0+279?管水位及變化趨勢相差較大，不同步。經綜合分析，老觀測管僅0+280?管可以繼續使用其余均已失效。

老觀測管5條斷面中，0+500斷面、0+800斷面、0+946.1 斷面和0+1000斷面上的觀測管均已失效，0+280斷面上僅0+280?、?管可以繼續使用，其余也失效。基于老觀測管的實際狀態，在處理環節，工作人員應當采取必要的處理方式，例如建議廢棄O+280斷面、O+946.1斷面，利用鄰近的0+279 斷面和0+ 947斷面替代。0+500斷面、O+800斷面和0+1000 三條斷面沒有相部的新觀測斷面，可視需要補做觀測斷面，并采用自動化觀測。在自動化觀測環節，采取在線觀測系統，在計算機技術、大數據技術等技術手段的支持下，完成觀測管數據的匯總以及梳理，形成完整的數據處理方案。

（2）在對新浸潤線觀測管數據進行分析的過程中，工作人員應當在科學性原則、實用性原則的引導下，采取必要的分析方式，做好應對工作。例如將新浸潤線觀測管設定為自動化觀測，并在觀測過程中均可以采集到數據，在相關技術的支持下，強化數據獲取的速度，且數據記錄較完整。經分析，壩軸線上游管水位隨庫水位變化較明顯，相關性好，軸線下游觀測管多數管水位變化幅度小，個別如0+279?管、0+947?管管水位略有起伏，近似呈一條直線，且0+947?管管水位低于下游0+947?、0+947④管水位，觀測數據出現異常，0+947④管管水位呈周期性波狀變化，可能受季節降雨影響，建議對新浸潤線管要進一步檢查，對存在問題觀測管分析產生問題的原因，據此采取相應的處理措施。

參考文獻

[1]江超，劉巖松.轉角樓水庫大壩滲流監測資料分析[J].大壩與安全，2018（10）：17-19.

收稿日期：2019-07-26

作者簡介：趙麗朋（1981—） ，男，河南禹州人，本科，工程師，研究方向：水庫工程管理。