水库大坝浸润线观测管观测资料分析

摘要：为进一步做好水库大坝管理，不断提升水库大坝的运行质量，减少水库大坝发生病害的机率。文章以大坝浸润线观测管作为切入点，以白沙水库为例，系统分析相关观测方法，形成一个完备的观测方案，并在此基础上，做好相应的观测资料分析工作。通过对水库大坝埋设的新老观测管水位的分析对比结果，提出建议和意见。

关键词：水库大坝;浸润线;观测管;资料分析

中图分类号：TV233   文献标识码：A  文章编号：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

水库大坝在日常使用过程中，由于长期受到水体的浸泡、侵蚀，极易引发结构性病害，影响水库大坝的正常使用，增加了安全事故的发生机率。为有效应对这一情况，水库管理人员需根据水库的实际情况，进行防渗处理，通过必要的防渗手段不断提升坝体结构的稳定性。为达到这一目的，在防渗、拦水过程中，需要采取相应的观测方案，获取、分析、评估相应的数据，以保证整个水库大坝相关管理工作的顺利进行。文章以白沙水库作为研究对象，从多个维度出发，系统梳理水库大坝浸润线观测数据的分析方法，形成系统化的观测方案，进而为后续相关管理工作的开展奠定坚实基础。

1工程概况

为进一步提升水库大坝浸润线观测数据分析的实用性，确保各项观测措施与实际水库管理需求相符合，在研究环节，选取白沙水库作为案例，进行系统化的梳理，明确现阶段我国在水库大坝浸润线观测数据分析方面存在的问题以及积累的经验，为后续水库大坝浸润线观测数据分析的调整优化提供了方向性引导。白沙水库位于淮河流域沙颖河上游，坝址位于河南省禹州市与登封市交界的白沙村以北300m处。是我国50年代初治准早期河南省兴建的大型水库之一，水库控制流域面积为985平方公里，1951年3月开工建设，1953年8月建成，由于当时各方面条件的限制，存在诸多问题，1956年2月-1957年12月进行了扩建。2003年2005年进行了除险加固。

白沙水库属于大Ⅱ型水库，水库最大库容2.78亿立方米，工程等级为二等，主要建筑物为2级建筑物，水库正常蓄水位225.0米，设计洪水标准为100年一遇相应水位为231.85米，校核洪水标准为2000年一遇，相应水位为235.56米。其剖面图如图1所示。

该水库是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型枢纽工程白沙水库主坝为均质土坝，坝长1330米，坝顶宽65米，最大坝高484米，坝顶高程236.30米，防浪墙顶高程237.50米。坝基采用粘土截水槽防渗，槽底位于二叠系石英砂岩上。由于地处淮河流域，受到地区性小气候的影响，水库出水量变化较大，加之坝基地质相对较软，使得其在使用过程中，极易受到水体的侵蚀，引发各种病害，缩短水库使用寿命的同时，增加了安全事故的发生机率。为了防范安全风险，实现水库的有效管理，工作人员需在水库日常管理过程之中，积极调整工作思路，创新工作方法，采取更为现代化的观测以及分析手段，实时掌握水库状态，以此来确保各类管理方案的针对性。

2本次分析目的和任务

浸润线作为现阶段水库安全监测的方式，是判定水库土石坝体内部渗流情况的重要手段之一。从过往经验来看，通过在水库坝体以及坝基的相关位置设置相应数量的测压管，就能够实现对水库坝体的实时监测，帮助相关管理人员有效掌握相关数据，对后续各项突发事故的处理以及应对提供了必要的数据参考。基于浸润线的这种优势，我国多数水库在施工以及管理的过程中，埋设了相关测压管道。由于白沙水库的运行年限较长，最初的设计思路以及结构难以全面适应现阶段区域水资源管理需求，基于这种认知，白沙水库进行了针对性的加固工作，消除安全隐患。例如2003年在大坝除险加固的过程中，工作人员发现前期安装的25个老观测管，由于服役时间较长，多数观测管已处于故障、无水、堵塞状态，在这种情况下，浸润线观测管已无法利用所采集的数据对坝体渗流进行正确的分析。同时，由于白沙水库水文环境较为复杂，在除险加固期间，相关工作人员发现，观测管出现位置偏移的情况，造成数据观测以及分析误差，无法实现水库坝体内部渗流情况的准确分析。为了有效应对这一情况，工作人员采取了相应的处理方案，在老的观测管沿坝轴线偏移1m的位置安装了新的观测管，通过对老观测管的更换以及新观测管的重新安装，构建起完整的观测机制，进一步发挥出浸润线观测管数据分析在水库大坝管理中的作用。为确保浸润线观测管作用的发挥，提升观测管更换以及安装的水平，本次分析工作的目的和任务为：通过对老观测管和新观测管的数据进行分析和比较，评价老观测管的有效性及与同一位置新观测管的相关性，以确定老观测管是否报废，及利用新观测管代替老观測管的可行性。

本次分析依据为水库2008-2012年观测资料。

3坝体浸润线观测资料分析

3.1坝体观测管布设及观测情况

从相关资料中，可以明确白沙水库坝体浸润线观测管安装一共有两次，第一次安装在2003年水库除险加固前，共埋设了25支观测管，为老观测管，第二次安装在2003年水库除险加固期间，新增加29 支观测管，为新观测管。老观测管多为浸润线管，其中0+280断面布设了5 个，0 + 500断面布设了5个，0 + 500断面上布设了5个，0+946.1断面上布设了6个，0+1000 断面上布设了4个。新观测管多布设在老观测管断面处，为避开老观测设备，沿坝轴线方向偏移l米，O+279断面布设了5个坝体浸润线管，0+947断面布设了5个坝体浸润线管，其它断面为坝基测压管，其中0+l00断面布设了2个坝基测压管，0+281 断面布设了5个坝基测压管，0+574断面布设了5个坝基测压管，0+945断面布设了5个坝墓测压管，1+100断面布设了2个坝基测压管，本次分析仅对坝体浸润线观测管进行。除了进行上述操作之外，为了保证整个观测管数据分析的有效性，在完成观测管布局工作之后，还应当结合现有的技术手段，构建起水库在线监测系统，如图2所示。

在整个在线监测系统构建过程中，技术人员应当着眼于实际，从无线传输、信号线传等几个角度出发，形成完整的在线监测系统，实现对各类数据的有效梳理，对水库大坝浸润线数据的科学高效分析，为后续相关管理工作的开展奠定了坚实基础。

3.2相同部位新老观测管水位相关性分析

由于大坝测压管线有着一定的使用寿命，因此数据分析环节，势必需要做好相同位置新旧观测管水位调查以及分析工作，在数据分析环节，构建起相关系统分析，以此增强水库大坝贯测压管数据分析的有效性，将数据偏差控制在合理范围内。以白沙水库为例，由于經历了两次的观测管更换工作，因而在观测管数据分析过程中，需要做好相应的分析工作。白沙水库在浸润线观测管数据分析过程中，考虑到自身观测管更换的实际情况，因此采取了相应的处理方案。近几年正常观测的老观测管有0+280断面上的?、?、? 管、0+946.1?西管。0+ 800⑤管，其它管无水。新埋设的坝体浸润线观测管只有0+279断面和0+947断面，总之，老观测管经过几十年的运行，大都无水失效，近期能正常使用、有效的观测管只有0+280?、?管两个，0+280?管、0+946.1?西管虽正常观测，但观测数据受其它因素影响与库水位不相关，已基本失效。通过这种处理方案，将老观测管与新观测管进行了必要的数据联系，形成稳定的相关性分析机制，进而增强了水库大坝浸润线观测管数据分析的有效性以及合理性。

4结论与建议

基于水库大坝浸润线管测数据分析的有效性以及合理性，有必要从过往经验出发，做好相应的数据分析调整与优化工作，以保证浸润线管测数据分析的有效性以及合理性，为水库日常管理运营提供必要的数据支持。

（1）老观测管共布呈5条断面，分别为O+280断面、0+500 断面、0+800断面、0+946.1断面、1+1000断面，均为坝体浸润线观测管，采用人工观测、记录。近几年仍在观测的老观测管有0+280断面上的?、?、?管和0+946.1断而上的?西管及0+800断面上⑤管，其它管堵塞损坏或无水。

经比较，老观测管0+280?、?管与相同部位埋设的新观测管0+279?、?管水位及变化趋势相差不，基本同步，0+280?管、0 + 946.1?西管与相同部位的新观测管0+279?管水位及变化趋势相差较大，不同步。经综合分析，老观测管仅0+280?管可以继续使用其余均已失效。

老观测管5条断面中，0+500断面、0+800断面、0+946.1 断面和0+1000断面上的观测管均已失效，0+280断面上仅0+280?、?管可以继续使用，其余也失效。基于老观测管的实际状态，在处理环节，工作人员应当采取必要的处理方式，例如建议废弃O+280断面、O+946.1断面，利用邻近的0+279 断面和0+ 947断面替代。0+500断面、O+800断面和0+1000 三条断面没有相部的新观测断面，可视需要补做观测断面，并采用自动化观测。在自动化观测环节，采取在线观测系统，在计算机技术、大数据技术等技术手段的支持下，完成观测管数据的汇总以及梳理，形成完整的数据处理方案。

（2）在对新浸润线观测管数据进行分析的过程中，工作人员应当在科学性原则、实用性原则的引导下，采取必要的分析方式，做好应对工作。例如将新浸润线观测管设定为自动化观测，并在观测过程中均可以采集到数据，在相关技术的支持下，强化数据获取的速度，且数据记录较完整。经分析，坝轴线上游管水位随库水位变化较明显，相关性好，轴线下游观测管多数管水位变化幅度小，个别如0+279?管、0+947?管管水位略有起伏，近似呈一条直线，且0+947?管管水位低于下游0+947?、0+947④管水位，观测数据出现异常，0+947④管管水位呈周期性波状变化，可能受季节降雨影响，建议对新浸润线管要进一步检查，对存在问题观测管分析产生问题的原因，据此采取相应的处理措施。

参考文献

[1]江超，刘岩松.转角楼水库大坝渗流监测资料分析[J].大坝与安全，2018（10）：17-19.

收稿日期：2019-07-26

作者简介：赵丽朋（1981—） ，男，河南禹州人，本科，工程师，研究方向：水库工程管理。