管水位限值表在陡河水库渗流观测中的应用

□张静宇

通过日常观测数据，分析渗漏形成原因和解决办法，结合文献数据，得出管水位限值法是较为经济和实用的方法，可以及时准确的掌握渗流情况，采取相应堵漏措施，避免水量损失，使水库降低运行成本。

1.工程概况

陡河水库位于唐山市开平区双桥乡，距市区河北桥11km。陡河水库是一座集防洪、发电与供水并重的大型水库，不仅担负着唐山市、丰南市、京山铁路、京唐高速公路以及沿河两岸防洪任务，同时还担负着向唐山市区、南堡开发区、曹妃甸工业园区供水和为丰南灌区输水任务。陡河水库于2003 年—2004 年通过一系列勘探后在东坝头左岸山脚埋设测压管22 个，作为浸润线观测断面，对绕坝渗漏进行安全监测。自2005 年，东坝头左岸山坡脚水面线附近形成塌坑5 次，表明绕坝渗漏现象存在。在存在渗漏可能性坝体周边选择具有代表性横断面埋设测压管，通过测量测压管中水位获得浸润线位置。目前正与上级相关部门进行积极沟通解决问题。

2.测压管水位分析

2.1 定性分析

对2005 年山区测压管观测资料进行分析，选择有代表性的5 根测压管，通过对库水位、下游水位、测压管水位、降雨量变化，可见东坝头测压管水位有以下特征。与测压管关系最显著的是库水位，管水位随库水位变化而变化，由于渗透性较强，其入渗与排渗大致相等，滞后时间不明显，在相关分析中可以认为是同步；测压管水位受下游水位和降雨量影响很小，在相关分析中可以忽略；3 个库水位高点分别是4 月2 日、9 月15 日、12 月3 日，库 水 位 分 别 是32.24m、32.55m、32.81m，9 月15 日库水位高点较其他2 个高点对应管水位高很多，表明丰水期由于山体地下径流影响，山脚地下水位普遍抬高，库水位抬高后堵塞部分地下水流出通路，绕过帷幕流向下游，渗径延长，故管水位升高较多，当库水位下降后，测压管水位又较枯水期下降快。

2.2 回归分析

去除受其它因素影响较大的点，选取测压管水位与库水位相关性较好的点，对2005 年测压管水位与库水位做统计分析，将管水位作为因变量y，库水位作为自变量x 建立一元线性方程，以便对测压管水位进行变化趋势预测。利用普通最小二乘法原理求出各测压管回归系数R 值均大于0.9，经相关检验分析得知，变量x 和y 之间线性关系成立，回归方程能较好地反映东坝头左岸在安全状态下变化规律。对于实测水位值，代入该方程，即可求得相应预测值，此值可以作为此处实测值的一个对比标准，测值越接近预测值越说明正常。

3.测压管水位限值表编制

在测压管预测值分析中，由于渗流条件变化和各种环境因素影响，实测值总会与预测值产生或大或小偏移，在测压管实测值和预测值之间有一个离差值，使用置信区间估计法确定离差控制范围，绘制出测压管水位限值表。离差选取根据概率论中3α 原则，采取简便预测区间近似解法，当样本n（n 大于30时）较大时，在一组大量同精度观测中，离差R分布规律是正态分布，其标准差为σ，测压管水位落在区间（-3σ，3σ）概率为99.7%。根据小概率事件原理，以3 倍标准差作为离差R 限值，作为测压管水位正常值控制范围，对正常变化范围内各水位值，计算出相应测压管水位变化区间，制成山区测压管水位限值表，以方便对测压管实测值进行分析。2006 年为平水年，取高库水位2 月24 日32.53m 和 低 库 水 位12 月11 日30.84m，对测压管限值表进行检验，各测压管实测值与对应库水位预测区间进行对比，均落在预测区间之内，表明管水位限值表在平水年应用是可行的。在丰水年由于地下径流影响，可能出现个别管水位高于限值表中库水位预测区间，库水位回落至低点时，可能出现个别管水位低于限值表中库水位预测区间。多数情况下，管水位实测值均在限值表预测区间之内。

4.结语

采用一元线性回归方程预测陡河水库绕坝测压管水位变化区间，有较高可信度，将实测管水位与预测区间上限进行对比分析，在排除丰水年地下径流影响后，能够尽早发现东坝头渗漏异常，并且根据实测管水位超出限值表上限值大小，快速找到渗漏异常位置，在最快时间内采取措施，减少陡河水库水量渗漏损失。