水库水位与测压管水位相关性的论证

水库水位与测压管水位相关性的论证

阳晓娟1陈斯奇2

1.深圳市梅林水库管理处深圳518001；2.深圳市深水水务咨询有限公司深圳518001

摘要：通过利用库水位和相应的各测压管水位，建立一元线性回归的数学模型，计算库水位与测压管水位的相关系数、判定系数和标准差，进而估算设计洪水位时该位置的浸润线及预测水位情况，以此作为定量分析的参考资料。

关键词：库水位；测压管水位；相关系数

1、工程概况

西坑水库位于深圳市，水库大坝由1座主坝和4座副坝组成，主坝右端建有溢洪道，左端建有坝下输水涵管，为三级建筑物。水库集雨面积4.98km2，总库容1982万m3，正常库容1900万m3，是深圳市具有供水与防洪功能的重要中型水库。水库枢纽工程设计等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇，水库枢纽主要由主坝、溢洪道和输水管组成。

2、监测设备布置

西坑水库主坝及副坝坝体均采用敞开式测压管的埋设施工，大坝水平位移观测基点11个，水平位移观测点50个，其中主坝20个，1＃副坝11个，2＃副坝19个；垂直位移观测基点13个，垂直位移观测点50个，其中主坝20个，1＃副坝11个，2＃副坝19个；测压管水位观测孔主坝18个，1＃副坝6个，2＃副坝17个。

3、观测资料分析一般原理

3.1定性分析

根据特征值（均值、变幅、最大、最小、方差等）、过程线、分布图、相关图等分析测值随时间和空间的变化规律以及效应量与环境量之间的大致关系，分析是否有显著的异常变化点，找出主要影响因素，为定量分析作准备。

3.2定量分析

在定性分析的基础上，建立合适的数学模型。分析效应量与其影响因素之间的定量关系，并据以解释效应量的变化规律，发现异常变化。对模型的有效性要进行检验，发现不合理时要通过物理分析法调整模型结构，用反分析法校正计算参数，或采用组合模型法对残差系列再建模型进一步提取有规律的成分。

3.3反馈分析

根据实测数据求解有关结构和地基的物理力学参数，如弹模、泊松比、线胀系数、导热系数、渗透系数、流变系数等。用以解释效应量和变化规律，进行准确可靠的监测予报，确定物理量的监控指标。

3.4结构性态评价与技术报警

在观测资料计算分析的基础上，对同一监测物理量的不同部位的监测结果及同一部位不同监测物理量的变化规律进行综合分析。从而对结构工作性态作出评价，作出技术报警。对结构物的运行维护提出建议，供工程运行管理参考。

3.5统计计算（一元线性回归）

利用库水位和相应的各测点水位，建立一元线性回归的数学模型，计算相关系数，判定系数和标准差，进而估算设计洪水位时的浸润线可能位置，以此作为定量分析的参考资料。

4算例

本次通过对西坑水库水位与坝体各测点水位实测值的统计，分析坝体测压管水位过程线，再绘制库水位与测压管水位关系图，建立一元线性回归的数学模型，计算出相关系数，判定系数和标准差，判断设计洪水位时浸润线溢出点的可能性。由于水库由1座主坝，4座副坝，测压管布设数据较多，本次选取2#副坝（坝长545m，最大坝高26.8m）监测典型断面的数据进行分析，选取2#副坝C0+084、C0+135两个断面实测数据如下表：

1、从观测资料、库水位、测压管水位过程线图可知，测压管水位受库水位的影响，随库水位上升与下降测压管水位也上升或下降，符合客观规律。

2、通过数据分析及线性方程验证，2#副坝坝体C0+084断面测压管与库水位相关性较C0+135断面好，2#副坝坝基断面测压管与库水位相关性比坝体好。

3、2#副坝坝基C0+0135断面，坝前排测压管相关性好，坝后排测压管相关性差，也说明了土石坝测压管与库水位的相关性也受到渗径和土层的渗透系数的影响。

4、渗流压力观测实测值显示2＃副坝C0+084断面坝体浸润线较高，根据回归计算分析，预测当水库水位达到75m高程时，27＃测压管水位距离管口约50厘米左右，而28＃测压管水位距离管口有40厘米，也有可能会有水溢出，线性回归计算分析结论符合浸润线实际情况，该断面浸润线较高，需加强观测。

5、通过对2#副坝渗流量观测资料分析，各月的渗透流量变化平稳，总体上2#副坝测压管水位与库水位有一定的相关性，线性方程拟合度高，但由于数据量大，本次分析只是采用两个典型断面，但不能作为判断该水库其他坝体测压管水位与水库水位相关性的依据。

6、分析结论为待检测的测压管，管水位不能反映渗流场压力变化情况，需采用多次数据，再进行分析计算。

参考文献：

[1]深圳市深水水务咨询有限公司，《深圳市茜坑水库大坝监测资料成果整编》，2016年1月。

[2]深圳市深水水务咨询有限公司，《深圳市梅林水库年度安全监测报告》（2015年度），2016年1月。

[3]高等教育出版社，《水力学》（第3版）吴持恭主编。

[4]中国水利水电出版社，《水工建筑物》（第四版）林继镛主编。

[5]周国庆、周建郑.小浪底水库水位变化与土石坝变形分析，人民黄河，2010年10月。