岳城水庫(kù)進(jìn)水塔伸縮縫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)

于江懷，蔡秀峰

（漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局岳城水庫(kù)管理局，河北 邯鄲 056001）

1 工程簡(jiǎn)介

岳城水庫(kù)位于河北省磁縣與河南省安陽(yáng)縣交界處，是漳河上一個(gè)主要控制工程，控制流域面積18 100 km2，占漳河流域面積的99.4%。水庫(kù)是一個(gè)以防洪、灌溉為主兼顧供水、發(fā)電的綜合利用工程，總庫(kù)容13.0 億m3，工程等別屬Ⅰ等大（1）型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐由攔河壩、溢洪道、泄洪洞、電站及渠首工程等組成。

本次分析進(jìn)水塔處10 條伸縮縫的開(kāi)合度變化，10 條伸 縮 縫的編號(hào) 分別為211#、212#、213#、214#、221#、222#、老墩1、老墩2、新墩1、新墩2。

2 工程地質(zhì)概況

工程地處華北地臺(tái)的山西臺(tái)背斜與河淮臺(tái)向斜的過(guò)渡地帶，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，以褶曲為主，并伴隨有高角度正斷層發(fā)育，規(guī)模較大；同時(shí)，新構(gòu)造較為發(fā)育，對(duì)工程有一定的影響。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）以及歷次地震烈度復(fù)查成果，確定工程區(qū)地震反應(yīng)譜特征周期為0.35 s、地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度值為Ⅶ度。

3 伸縮縫監(jiān)測(cè)情況

在伸縮縫附近布置相關(guān)測(cè)點(diǎn)，使用游標(biāo)卡尺監(jiān)測(cè)伸縮縫的開(kāi)合度，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)為人工監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)資料系列的起止時(shí)間為2004—2018 年。每年監(jiān)測(cè)的次數(shù)為3～4次，時(shí)間不固定，多數(shù)集中在每年的3、6、9和11月。伸縮縫開(kāi)合度監(jiān)測(cè)資料符號(hào)規(guī)定：張開(kāi)為正，閉合為負(fù)。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.1 可靠性分析

2004—2018 年，每年監(jiān)測(cè)各伸縮縫開(kāi)合度值的時(shí)間均不相同，在同一年，測(cè)量不同伸縮縫開(kāi)合度值的時(shí)間基本相同。伸縮縫每年的監(jiān)測(cè)次數(shù)為3～4次，但2010年所有伸縮縫的開(kāi)合度僅有1個(gè)測(cè)值，時(shí)間為1月27日；2018年伸縮縫的開(kāi)合度有2個(gè)測(cè)值，時(shí)間為5 月23 日和11 月22 日。從伸縮縫開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)可以看出，除214#、221#和222#伸縮縫外，其余伸縮縫的測(cè)值均呈平穩(wěn)、周期性變化，無(wú)明顯突增和驟降現(xiàn)象。下面對(duì)測(cè)值存在突增和驟降現(xiàn)象的3條伸縮縫進(jìn)行說(shuō)明。

4.1.1 214#伸縮縫

2004—2015 年測(cè)值基本在1.90 mm 上下平穩(wěn)地浮動(dòng)，無(wú)明顯突變。但在2015年9月20日—2016年3 月16 日，測(cè)值先是向上突增，伸縮縫開(kāi)合度由2.37 mm突增到38.35 mm，進(jìn)而又在2016年3月16日—6 月30 日向下驟降，伸縮縫開(kāi)合度由38.35 mm 驟降到2.36 mm，之后趨于平穩(wěn)，測(cè)值在2.20 mm 上下浮動(dòng)。查閱當(dāng)年的上游水位和降雨量，發(fā)現(xiàn)在214#伸縮縫發(fā)生突跳的時(shí)間段內(nèi)，上游水位和降雨量均沒(méi)有明顯的突增和突減現(xiàn)象。結(jié)合214#裂縫所處的位置及附近伸縮縫開(kāi)合度的變化，認(rèn)定2016 年3 月16 日測(cè)值為數(shù)據(jù)異常點(diǎn)，本次監(jiān)測(cè)資料特征值分析刪除了該點(diǎn)的測(cè)值。214#伸縮縫在刪除該測(cè)點(diǎn)測(cè)值前后的實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn),如圖1—2所示。

圖1 刪除突跳點(diǎn)前214#伸縮縫開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)

圖2 刪除突跳點(diǎn)后214#伸縮縫開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)

4.1.2 221#和222#伸縮縫

221#和222#伸縮縫的開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)呈臺(tái)階狀，如圖3—4所示。

由圖3 可知，221#伸縮縫在2004—2013 年3 月29 日測(cè)值基本在0.26 mm 上下浮動(dòng)，在2013 年3 月29 日—6 月30 日測(cè)值發(fā)生驟降，伸縮縫由開(kāi)合度為0.52 mm 的張開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚_(kāi)合度為-30.47 mm 的閉合狀態(tài)；此后至2018 年伸縮縫一直呈閉合狀態(tài)，開(kāi)合度在-27.80 mm 上下浮動(dòng)。由圖4 可知，222#伸縮縫在2004—2014年9月21日測(cè)值基本在0.62 mm上下浮動(dòng)，在2014年9月21日—2015年4月14日測(cè)值發(fā)生驟降，伸縮縫由開(kāi)合度為2.07 mm 的張開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚_(kāi)合度為-20.06 mm 的閉合狀態(tài)；此后至2018年伸縮縫一直呈閉合狀態(tài)，開(kāi)合度在-20.25 mm 上下浮動(dòng)。

查閱水位和降雨資料發(fā)現(xiàn)，在此時(shí)間段內(nèi)水位和降雨無(wú)異常變化，因此推測(cè)221#和222#伸縮縫監(jiān)測(cè)資料異常，后期需要核查測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)情況，并要密切關(guān)注221#及222#伸縮縫的后續(xù)監(jiān)測(cè)狀況。本次監(jiān)測(cè)資料特征值分析刪除了這2個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)值。

圖3 221#伸縮縫開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)

圖4 222#伸縮縫開(kāi)合度實(shí)測(cè)過(guò)程線(xiàn)

4.2 變化規(guī)律分析

（1）伸縮縫所處的位置會(huì)影響其開(kāi)合度變化特征，211#～214#、221#～222#伸縮縫與老墩和新墩伸縮縫的變化趨勢(shì)相反。前者開(kāi)合度到達(dá)本年極大值的時(shí)刻一般是后者開(kāi)合度達(dá)到極小值的時(shí)刻，當(dāng)前者開(kāi)合度在某段時(shí)間內(nèi)增加時(shí)后者開(kāi)合度便在此時(shí)間段內(nèi)減小。

（2）溫度變化是影響伸縮縫開(kāi)合度的主要因素，伸縮縫開(kāi)合度變化具有較明顯的年周期性。對(duì)于伸縮縫211#～214#、221#～222#而言，溫度升高開(kāi)合度增大，最大值一般發(fā)生在夏季6—8 月；溫度降低開(kāi)合度減小，最小值一般發(fā)生在冬季12 月—次年的2月。對(duì)于老墩和新墩伸縮縫而言，其開(kāi)合度受溫度影響的變化規(guī)律與伸縮縫211#～214#、221#～222#相反。

（3）庫(kù)水位變化對(duì)伸縮縫開(kāi)合度也有一定的影響。對(duì)于伸縮縫211#～214#、221#～222#而言，庫(kù)水位升高開(kāi)合度減小，庫(kù)水位降低開(kāi)合度增加。對(duì)于老墩和新墩伸縮縫而言，庫(kù)水位升高開(kāi)合度增加，庫(kù)水位降低開(kāi)合度減小。

4.3 特征值分析

岳城水庫(kù)進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度特征值詳見(jiàn)表1，2004—2018 水庫(kù)進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度特征值分布如圖5—7所示。

表1 進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度特征值 mm

4.3.1 極值

2004—2018 年，進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度極大值為2.81 mm（214#伸縮縫，2018年11月22日）～18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年1 月27 日）變化，開(kāi)合度極小值在-7.20 mm（新墩2伸縮縫，2004 年6 月29 日）～1.05 mm（214#伸縮縫，2004年3月18日）變化。

圖5 進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度極值分布

4.3.2 年變幅

2004—2018 年，進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度最大年變幅在1.27 mm（214#伸縮縫，2006 年）～10.16 mm（新墩2伸縮縫，2005年）變化，最小年變幅為0。

圖6 進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度年變幅分布

4.3.3 年均值

2004—2018 年，進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度最大年均值在1.76 mm（211#伸縮縫，2011 年）～18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年）變化，最小年均值在-3.88 mm（新墩2伸縮縫，2015 年）～1.43 mm（214#伸縮縫，2004年）變化。

圖7 進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度年均值分布

5 結(jié)論和建議

5.1 結(jié)論

進(jìn)水塔伸縮縫開(kāi)合度張開(kāi)的最大值為18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年1 月27 日），閉合的最大值為30.47 mm（221#伸縮縫，2013 年6 月30 日）。受溫度影響，伸縮縫開(kāi)合度呈周期性變化，趨勢(shì)在張開(kāi)與閉合之間變化，無(wú)持續(xù)張開(kāi)或持續(xù)閉合的趨勢(shì)，符合伸縮縫穩(wěn)定變化規(guī)律。

5.2 建議

建議在近幾年增加監(jiān)測(cè)頻次，保證監(jiān)測(cè)資料系列的充實(shí)與完整。如果條件允許，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行改造，增設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，與當(dāng)前的人工監(jiān)測(cè)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而建立起一套完整的水庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

為保證監(jiān)測(cè)精度和減小測(cè)量誤差，應(yīng)對(duì)水平位移基點(diǎn)和水準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定期校核。同時(shí)，應(yīng)改善水準(zhǔn)測(cè)量路線(xiàn)，使其符合二等水準(zhǔn)測(cè)量要求。

為及時(shí)地發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行整編、處理和分析，若在監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)或異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行成因分析，必要時(shí)需加強(qiáng)異常點(diǎn)處的監(jiān)測(cè)。

水庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中，其工作狀況在不斷調(diào)整，因此建議3～5 a 以后再對(duì)水庫(kù)進(jìn)行一次全面的監(jiān)測(cè)資料分析，及時(shí)解決水庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中遇到的其他問(wèn)題。