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高坝洲大坝垂直位移分析及优化管理

文档作者：尤迎春1 段国学2 文档来源： 1．湖北清江水电开发有限责任公司库坝中心 2．长江勘测规划设计研究院防护		点击数：	更新时间： 2025年12月30日
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2010年第4期
20】0Number 4
水电与新能源
HYDROPOWER AND NEW ENERGY
总第90期
Total No．90
文章编号：1671—3354(2010)04—0033—03
高坝洲大坝垂直位移分析及优化管理
尤迎春1，段国学2
(1．湖北清江水电开发有限责任公司库坝中心，湖北宜昌443503；2．长江勘测规划设计研究院防护室，湖北武汉430010)
摘要：用高坝洲大坝垂直位移观测资料建立了统计模型，以9号和17号两个坝段2001～2007年的实测成果进行拟合，
效果较好，并对垂直位移进行了系统评价，提出了将大坝垂直位移观测由每月一次改为每季度一次的方案。
关键词：垂直位移；统计模型；优化管理
中图分类号：TUl96．4 文献标志码：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
文中以高坝洲大坝垂直位移观测资料为基础建
立了统计模型，并对垂直位移进行了系统评价。
坝体垂直位移监测以双金属标底端为工作基点，
采用精密水准法观测⋯。双金属标的稳定情况通过垂
直位移监测网校核。垂直位移监测成果采用吴淞高程
系，以下沉为正，上抬为负。
大坝共布设70个精密水准点。其中坝顶布设24
点，坝体基础廊道及下游排水廊道布没34点，厂房高
程44．48 m，平台布设12点，观测频次为1次／月。
1 位移的统计模型
1．1 统计模型表达式
为分析大坝垂直位移的变化规律及不同因素变化
对位移的影响程度，需要建立位移的统计模型旧J。根
据高坝洲大坝的结构特点，可建立如下的统计模型表
达式：
收稿日期：2010一04—02
作者简介：尤迎春，男，工程师，从事大坝安全监测工作。
6=Uo+a1H+n2∥+口3P+a4P3+
bl sinS+b2tosS+63sin2S+b4sinScosS+ 叩+c2志拶1川+c3揣(1)
式中：a。为常数项；日为水位变化量，即坝前水位与
70 m水位差值，m；P为水头，即坝前水位与坝后水位
差值，m；S=2订去，￡为从2001年1月1日起算的天
数；口。一a。为水压分量的待定系数；6．～b。为温度分
量的待定系数；c，～C。为时效分量的待定系数。
根据9号和17号坝段基础和坝顶的垂直位移建立
逐步回归分析的统计模型，分析各种因素的影响程度
和时效变形。
1．2模型分析计算
(1)9号坝段建垂直位移模型统计分析结果见表
l，拟合值及各分量过程线见图1一图4。
33
万方数据
水电与新能源
表1 9号坝段垂直位移模型统计分析结果
点号及位置
基础LD80902
(EL33．35 m)
坝顶LD80901
(EL83 m)
样本时段(年一月．日)焉7--0701--1915删2001 7-一0071-_1815
样本数／个
复相关系数
标准差S／ram
残差范围／ram
拟合值幅值／ram
水压分量幅值／mm
温度分量幅值／mm
时效分量幅值／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
——实测值⋯一拟台值一残差⋯一坝fj{『水位
80
70
60点
毯
50若
40
30
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
图1 9号坝段基础LD80902垂直位移拟合值及残差过程线
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
图2 9号坝段基础LD80902垂直位移各分量过程线
——实测值⋯·一拟台值一残差⋯-坝前水位
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
图3 9号坝段坝顶LDS090]垂直位移拟合值及残差过程线
(2)17号坝段垂直位移。17号坝段垂直位移模型
统计分析结果见表2，拟合值及各分量过程线见图5一
图8。
34
8
6
g 4
E
运2
翠0
-2
．4
2010年第4期
钉i份
图4 9号坝段坝顶LD80901垂直位移各分量过程线
表2 17号坝段垂直位移模型统计分析结果
点号及位置
基础LD80902
(EL33．35 m)
坝顶LD80901
(EL83 m)
样本时段(年一月一日)
样本数／个
复相关系数
标准差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
残差范围／mm 一1．21～1．12 —1．18—0．97
拟合值幅值／mm
水压分量幅值／mm
温度分量幅值／mm
时效分量幅值／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
——实测值一一拟合值一残芹⋯-坝前水位
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
80
70
60乓
‘：一
50薯
40
30
图5 17号坝段基础L1)81702垂直位移拟合值及残差过程线
4
l 2
窭
龟O
一2
200 1 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
图6 17号坝段基础LD81702垂直位移各分量过程线
万方数据
尤迎春，等：高坝洲大坝垂直位移分析及优化管理2010年7月
10
8
E 6
蠢a
g 2
0
．2
——实测值__·拟合值一线差⋯·坝前水亿
80
70
60
50
40
30
20
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
图7 17号坝段坝顶LD81701垂直位移拟合值及残差过程线
年份
图8 17号坝段坝顶LD81701垂直位移各分量过程线
9号和17号坝段垂直位移统计模型逐步回归表达
式的系数计算结果见表3。
表3 9、17号坝段垂直位移模型表达式的系数
9号17号坝段——
基础LD80902坝顶LD80901基础LD81702坝顶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 统计模型分析成果
9号和17号坝段基础和坝顶垂直位移的统计模型
分析表明：①各测点垂直位移统计模型的复相关系数
在0．85～0．98之问，平均为O．94，剩余标准差在
0．49～0．59 mm之间，平均为0．52 mm，各测点统计
模型的拟合效果均较好；②基础和坝顶垂直位移的时
效分量在2002年以后基本收敛；③基础垂直位移分量
中，主要是时效分量，其次是水压分量，温度分量较小，
坝顶垂直位移分量中，主要是温度分量，其次是时效分
量，水压分量较小；④坝顶垂直位移主要受温度的影
响，3、4月垂直位移最大，9、10月垂直位移最小，符合
混凝土重力坝的变形规律，各测点温度分量的年变幅
在7 ITlm以内。
2 数据检验及优化管理
考虑到大坝垂直位移中温度分量占主要地位，年
变幅较小，变形趋向稳定，数据规律性明显，安全监控
可由侧重于连续数据序列变化过程控制优化为基于时
间点的状态控制，将观测频次由1月1次优化为l季1
次，特殊工况进行加密观测。
当垂直位移观测频次由1月1次改为1季1次后，
在绘制过程线时由于相临两点时间间隔较大，上游水
位和气温等环境量变化较大造成曲线跳跃，变形规律
的辨别困难，需要利用统计模型对观测数据进行检验。
检验方法：使用环境量数据代人统计模型，计算理
论变形量，将观测值与理沦变形量进行比较，当差值
>I 26 l(占：线路测量中误差)时可以认为存在数据异
常，需要进行查证。统计模型在运行一定时间后需要进
行修正。
3 结语
高坝洲垂直位移监测优化管理方案在2008年高
坝洲第一次大坝安全定期检查中通过了专家评审，方
案上报国家电力监管委员会大坝安全监察中心并获得
了批准。
优化管理方案于2009年正式实施，经过1年的运
行实践，观测数据的检验正常，统计模型运行稳定；垂
直位移监测单项作业减少了近60％的工作量，经济效
益显著。该方案在国内同类型的大坝安全监测管理中
具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]DL／T 5178—2003，混凝土坝安全监测技术规范[S]．
[2]吴中如．水工建筑物安全监控理论及其应用[M]．北京：
高等教育出版社，2003．

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