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高壩洲大壩垂直位移分析及優(yōu)化管理

文檔作者：尤迎春1 段國學(xué)2 文檔來源： 1．湖北清江水電開發(fā)有限責任公司庫壩中心 2．長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院防護		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月30日
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2010年第4期
20】0Number 4
水電與新能源
HYDROPOWER AND NEW ENERGY
總第90期
Total No．90
文章編號：1671—3354(2010)04—0033—03
高壩洲大壩垂直位移分析及優(yōu)化管理
尤迎春1，段國學(xué)2
(1．湖北清江水電開發(fā)有限責任公司庫壩中心，湖北宜昌443503；2．長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院防護室，湖北武漢430010)
摘要：用高壩洲大壩垂直位移觀測資料建立了統(tǒng)計模型，以9號和17號兩個壩段2001～2007年的實測成果進行擬合，
效果較好，并對垂直位移進行了系統(tǒng)評價，提出了將大壩垂直位移觀測由每月一次改為每季度一次的方案。
關(guān)鍵詞：垂直位移；統(tǒng)計模型；優(yōu)化管理
中圖分類號：TUl96．4 文獻標志碼：A
Analysis and optimal management on
vertical displacement of Gaobazhou Dam
YOU Yingchunl，DUAN Guoxue2
(1．Reservoir-Dam Centre of Hubei Qingjiang Hydroelectric Development Co．，Ltd．，Yichang 443503，China；
2．Changjiang Institute of Survey，Planning，Design&amp;amp;Research，Wuhan 430010，China)
Abstract：A statistic model for Gaobazhou Dam is set up based on its structural features，hydraulic parameters and
environmental factors．the statistic regression curves are well fitted by the actual vertical displacement of dam
section No．9 and No．17(year 2001～2007)．This statistic model could be used to assess the vertical displacement
of Gaobazhou Dam systematically．From this，a suggestion about shortening the observation interval from 1 month to
1 season is proposed．
Key words：vertical displacement；statistic model；optimal management
文中以高壩洲大壩垂直位移觀測資料為基礎(chǔ)建
立了統(tǒng)計模型，并對垂直位移進行了系統(tǒng)評價。
壩體垂直位移監(jiān)測以雙金屬標底端為工作基點，
采用精密水準法觀測?。雙金屬標的穩(wěn)定情況通過垂
直位移監(jiān)測網(wǎng)校核。垂直位移監(jiān)測成果采用吳淞高程
系，以下沉為正，上抬為負。
大壩共布設(shè)70個精密水準點。其中壩頂布設(shè)24
點，壩體基礎(chǔ)廊道及下游排水廊道布沒34點，廠房高
程44．48 m，平臺布設(shè)12點，觀測頻次為1次／月。
1 位移的統(tǒng)計模型
1．1 統(tǒng)計模型表達式
為分析大壩垂直位移的變化規(guī)律及不同因素變化
對位移的影響程度，需要建立位移的統(tǒng)計模型舊J。根
據(jù)高壩洲大壩的結(jié)構(gòu)特點，可建立如下的統(tǒng)計模型表
達式：
收稿日期：2010一04—02
作者簡介：尤迎春，男，工程師，從事大壩安全監(jiān)測工作。
6=Uo+a1H+n2∥+口3P+a4P3+
bl sinS+b2tosS+63sin2S+b4sinScosS+ 叩+c2志拶1川+c3揣(1)
式中：a。為常數(shù)項；日為水位變化量，即壩前水位與
70 m水位差值，m；P為水頭，即壩前水位與壩后水位
差值，m；S=2訂去，￡為從2001年1月1日起算的天
數(shù)；口。一a。為水壓分量的待定系數(shù)；6．～b。為溫度分
量的待定系數(shù)；c，～C。為時效分量的待定系數(shù)。
根據(jù)9號和17號壩段基礎(chǔ)和壩頂?shù)拇怪蔽灰平?
逐步回歸分析的統(tǒng)計模型，分析各種因素的影響程度
和時效變形。
1．2模型分析計算
(1)9號壩段建垂直位移模型統(tǒng)計分析結(jié)果見表
l，擬合值及各分量過程線見圖1一圖4。
33
萬方數(shù)據(jù)
水電與新能源
表1 9號壩段垂直位移模型統(tǒng)計分析結(jié)果
點號及位置
基礎(chǔ)LD80902
(EL33．35 m)
壩頂LD80901
(EL83 m)
樣本時段(年一月．日)焉7--0701--1915刪2001 7-一0071-_1815
樣本數(shù)／個
復(fù)相關(guān)系數(shù)
標準差S／ram
殘差范圍／ram
擬合值幅值／ram
水壓分量幅值／mm
溫度分量幅值／mm
時效分量幅值／mm
63
O．85
0．49
73
0．97
0．5l
—1．43～1．20 —0．96—0．81
2．81
0．93
0．49
1．86
5．45
0．85
3．1l
2．00
8
E
6
E 4
鎏z
O
．2
——實測值?一擬臺值一殘差?一壩fj{『水位
80
70
60點
毯
50若
40
30
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
圖1 9號壩段基礎(chǔ)LD80902垂直位移擬合值及殘差過程線
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
圖2 9號壩段基礎(chǔ)LD80902垂直位移各分量過程線
——實測值?·一擬臺值一殘差?-壩前水位
10
8
l 6
蠡4
g 2
0
．2
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
80
70
60 c
50 g
40《
30
20
圖3 9號壩段壩頂LDS090]垂直位移擬合值及殘差過程線
(2)17號壩段垂直位移。17號壩段垂直位移模型
統(tǒng)計分析結(jié)果見表2，擬合值及各分量過程線見圖5一
圖8。
34
8
6
g 4
E
運2
翠0
-2
．4
2010年第4期
釘i份
圖4 9號壩段壩頂LD80901垂直位移各分量過程線
表2 17號壩段垂直位移模型統(tǒng)計分析結(jié)果
點號及位置
基礎(chǔ)LD80902
(EL33．35 m)
壩頂LD80901
(EL83 m)
樣本時段(年一月一日)
樣本數(shù)／個
復(fù)相關(guān)系數(shù)
標準差S／ram
200l～0l—15 200l—01一15
—2007—07一19～2007—07—18
64
0．94
O．59
72
O．98
O．50
殘差范圍／mm 一1．21～1．12 —1．18—0．97
擬合值幅值／mm
水壓分量幅值／mm
溫度分量幅值／mm
時效分量幅值／mm
3．36
1．22
0．76
1．88
9．74
1．28
7．10
2．87
8
E
6
姜4
薹：
O
．2
——實測值一一擬合值一殘芹?-壩前水位
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
80
70
60乓
‘：一
50薯
40
30
圖5 17號壩段基礎(chǔ)L1)81702垂直位移擬合值及殘差過程線
4
l 2
窶
龜O
一2
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
圖6 17號壩段基礎(chǔ)LD81702垂直位移各分量過程線
萬方數(shù)據(jù)
尤迎春，等：高壩洲大壩垂直位移分析及優(yōu)化管理2010年7月
10
8
E 6
蠢a
g 2
0
．2
——實測值__·擬合值一線差?·壩前水億
80
70
60
50
40
30
20
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
圖7 17號壩段壩頂LD81701垂直位移擬合值及殘差過程線
年份
圖8 17號壩段壩頂LD81701垂直位移各分量過程線
9號和17號壩段垂直位移統(tǒng)計模型逐步回歸表達
式的系數(shù)計算結(jié)果見表3。
表3 9、17號壩段垂直位移模型表達式的系數(shù)
9號17號壩段——
基礎(chǔ)LD80902壩頂LD80901基礎(chǔ)LD81702壩頂LD81701
a0—2．71E+01—4．68E+01
a． 9．14E一01 1．81E+00
—2．18E+01—3．52E+01
—4．80E一0l 1．70E+00
a2—4．24E一03～8．27E一03 2．50E一03—6．79E一03
83 3．06E一01 3．32E一01 —7．6lg一02 5．75E一01
bl一1．96E一01 1．53E+00—3．25E一01 2．37E+00
b2 7．61E一02 1．56E一01 —1．13E一01 2．63E+00
b3 1．OlE一01 2．81E一01 —3．1 1E一02 1．14E一01
c，一5．66E一03—1．11E一02—9．01E一03—1．02E—02
02 7．89E+00 1．48E+01 1．21E+01 1．09E+Ol
。3 3．71E+01 7．31E+01 5．82E+01 2．83E+01
1．3 統(tǒng)計模型分析成果
9號和17號壩段基礎(chǔ)和壩頂垂直位移的統(tǒng)計模型
分析表明：①各測點垂直位移統(tǒng)計模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)
在0．85～0．98之問，平均為O．94，剩余標準差在
0．49～0．59 mm之間，平均為0．52 mm，各測點統(tǒng)計
模型的擬合效果均較好；②基礎(chǔ)和壩頂垂直位移的時
效分量在2002年以后基本收斂；③基礎(chǔ)垂直位移分量
中，主要是時效分量，其次是水壓分量，溫度分量較小，
壩頂垂直位移分量中，主要是溫度分量，其次是時效分
量，水壓分量較小；④壩頂垂直位移主要受溫度的影
響，3、4月垂直位移最大，9、10月垂直位移最小，符合
混凝土重力壩的變形規(guī)律，各測點溫度分量的年變幅
在7 ITlm以內(nèi)。
2 數(shù)據(jù)檢驗及優(yōu)化管理
考慮到大壩垂直位移中溫度分量占主要地位，年
變幅較小，變形趨向穩(wěn)定，數(shù)據(jù)規(guī)律性明顯，安全監(jiān)控
可由側(cè)重于連續(xù)數(shù)據(jù)序列變化過程控制優(yōu)化為基于時
間點的狀態(tài)控制，將觀測頻次由1月1次優(yōu)化為l季1
次，特殊工況進行加密觀測。
當垂直位移觀測頻次由1月1次改為1季1次后，
在繪制過程線時由于相臨兩點時間間隔較大，上游水
位和氣溫等環(huán)境量變化較大造成曲線跳躍，變形規(guī)律
的辨別困難，需要利用統(tǒng)計模型對觀測數(shù)據(jù)進行檢驗。
檢驗方法：使用環(huán)境量數(shù)據(jù)代人統(tǒng)計模型，計算理
論變形量，將觀測值與理淪變形量進行比較，當差值
>I 26 l(占：線路測量中誤差)時可以認為存在數(shù)據(jù)異
常，需要進行查證。統(tǒng)計模型在運行一定時間后需要進
行修正。
3 結(jié)語
高壩洲垂直位移監(jiān)測優(yōu)化管理方案在2008年高
壩洲第一次大壩安全定期檢查中通過了專家評審，方
案上報國家電力監(jiān)管委員會大壩安全監(jiān)察中心并獲得
了批準。
優(yōu)化管理方案于2009年正式實施，經(jīng)過1年的運
行實踐，觀測數(shù)據(jù)的檢驗正常，統(tǒng)計模型運行穩(wěn)定；垂
直位移監(jiān)測單項作業(yè)減少了近60％的工作量，經(jīng)濟效
益顯著。該方案在國內(nèi)同類型的大壩安全監(jiān)測管理中
具有一定的推廣價值。
參考文獻：
[1]DL／T 5178—2003，混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S]．
[2]吳中如．水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用[M]．北京：
高等教育出版社，2003．

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