管水位限值表在陡河水庫滲流觀測中的應用

□張靜宇

通過日常觀測數據，分析滲漏形成原因和解決辦法，結合文獻數據，得出管水位限值法是較為經濟和實用的方法，可以及時準確的掌握滲流情況，采取相應堵漏措施，避免水量損失，使水庫降低運行成本。

1.工程概況

陡河水庫位于唐山市開平區雙橋鄉，距市區河北橋11km。陡河水庫是一座集防洪、發電與供水并重的大型水庫，不僅擔負著唐山市、豐南市、京山鐵路、京唐高速公路以及沿河兩岸防洪任務，同時還擔負著向唐山市區、南堡開發區、曹妃甸工業園區供水和為豐南灌區輸水任務。陡河水庫于2003 年—2004 年通過一系列勘探后在東壩頭左岸山腳埋設測壓管22 個，作為浸潤線觀測斷面，對繞壩滲漏進行安全監測。自2005 年，東壩頭左岸山坡腳水面線附近形成塌坑5 次，表明繞壩滲漏現象存在。在存在滲漏可能性壩體周邊選擇具有代表性橫斷面埋設測壓管，通過測量測壓管中水位獲得浸潤線位置。目前正與上級相關部門進行積極溝通解決問題。

2.測壓管水位分析

2.1 定性分析

對2005 年山區測壓管觀測資料進行分析，選擇有代表性的5 根測壓管，通過對庫水位、下游水位、測壓管水位、降雨量變化，可見東壩頭測壓管水位有以下特征。與測壓管關系最顯著的是庫水位，管水位隨庫水位變化而變化，由于滲透性較強，其入滲與排滲大致相等，滯后時間不明顯，在相關分析中可以認為是同步；測壓管水位受下游水位和降雨量影響很小，在相關分析中可以忽略；3 個庫水位高點分別是4 月2 日、9 月15 日、12 月3 日，庫 水 位 分 別 是32.24m、32.55m、32.81m，9 月15 日庫水位高點較其他2 個高點對應管水位高很多，表明豐水期由于山體地下徑流影響，山腳地下水位普遍抬高，庫水位抬高后堵塞部分地下水流出通路，繞過帷幕流向下游，滲徑延長，故管水位升高較多，當庫水位下降后，測壓管水位又較枯水期下降快。

2.2 回歸分析

去除受其它因素影響較大的點，選取測壓管水位與庫水位相關性較好的點，對2005 年測壓管水位與庫水位做統計分析，將管水位作為因變量y，庫水位作為自變量x 建立一元線性方程，以便對測壓管水位進行變化趨勢預測。利用普通最小二乘法原理求出各測壓管回歸系數R 值均大于0.9，經相關檢驗分析得知，變量x 和y 之間線性關系成立，回歸方程能較好地反映東壩頭左岸在安全狀態下變化規律。對于實測水位值，代入該方程，即可求得相應預測值，此值可以作為此處實測值的一個對比標準，測值越接近預測值越說明正常。

3.測壓管水位限值表編制

在測壓管預測值分析中，由于滲流條件變化和各種環境因素影響，實測值總會與預測值產生或大或小偏移，在測壓管實測值和預測值之間有一個離差值，使用置信區間估計法確定離差控制范圍，繪制出測壓管水位限值表。離差選取根據概率論中3α 原則，采取簡便預測區間近似解法，當樣本n（n 大于30時）較大時，在一組大量同精度觀測中，離差R分布規律是正態分布，其標準差為σ，測壓管水位落在區間（-3σ，3σ）概率為99.7%。根據小概率事件原理，以3 倍標準差作為離差R 限值，作為測壓管水位正常值控制范圍，對正常變化范圍內各水位值，計算出相應測壓管水位變化區間，制成山區測壓管水位限值表，以方便對測壓管實測值進行分析。2006 年為平水年，取高庫水位2 月24 日32.53m 和 低 庫 水 位12 月11 日30.84m，對測壓管限值表進行檢驗，各測壓管實測值與對應庫水位預測區間進行對比，均落在預測區間之內，表明管水位限值表在平水年應用是可行的。在豐水年由于地下徑流影響，可能出現個別管水位高于限值表中庫水位預測區間，庫水位回落至低點時，可能出現個別管水位低于限值表中庫水位預測區間。多數情況下，管水位實測值均在限值表預測區間之內。

4.結語

采用一元線性回歸方程預測陡河水庫繞壩測壓管水位變化區間，有較高可信度，將實測管水位與預測區間上限進行對比分析，在排除豐水年地下徑流影響后，能夠盡早發現東壩頭滲漏異常，并且根據實測管水位超出限值表上限值大小，快速找到滲漏異常位置，在最快時間內采取措施，減少陡河水庫水量滲漏損失。