基于分數階模式的高拱壩變形安全監控研究構想

楊 光，顧 昊，劉尚蔚，包騰飛，孫 錦，欒博文

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210098；2.華北水利水電大學水利學院，河南 鄭州 450046；3.華北水利水電大學測繪與地理信息學院，河南 鄭州 450046)

我國是世界上高壩數量最多的國家，預計在未來一段時間內，全球規劃壩高超過200 m的高壩中，我國建設數目將超過總數的50%[1-4]。拱壩是一種超靜定的空間殼體結構，超載能力可達設計荷載的5～11倍，相同壩址處，若壩高相同，拱壩體積一般僅為重力壩的1/5～1/2，因此，拱壩以其突出的安全性和經濟性，在高壩建設中備受青睞[5-6]。

拱壩安全歷來被廣泛關注，尤其對于高拱壩，一旦失事，將造成災難性的后果，更是被賦予了極高的要求。變形是拱壩結構性態演變的直觀反映，亦是衡量結構安全與否的重要指標[6]。有效地分析和監控拱壩變形性態，采取合理的控制措施，對確保工程安全意義重大。隨著我國水電開發事業的深入推進，一批高拱壩已建成投產，這些高壩大庫集中于雅礱江、瀾滄江、金沙江、大渡河等大江大河上，呈現出流域梯級高壩群分布特點，山高谷深，地形和地質條件復雜，工程安全受高庫水推力、高應力水平、深層斷裂等諸多因素制約，工程規模與技術難度在不少方面均超出了現行設計規范和以往的認知。原位監測資料顯示，高拱壩的變形規律不同于中低拱壩。例如：在外荷載的持續作用下，高拱壩呈現出復雜的時效變形[7-8]，在蓄水初期尤為顯著，較大的時效變形將引起拱壩結構性態的調整；……