试论王家湾充气式橡胶坝袋内压力与气温和坝顶溢流水深关系论文

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1、试论王家湾充气式橡胶坝袋内压力与气温和坝顶溢流水深关系论文.freel充气式橡胶坝与2孔单跨32.5m的充水式橡胶坝组成的拦河调蓄工程。橡胶坝长401m，底板高程43m，坝高2.5m，防洪标准50年一遇。坝底板采用C20钢筋混凝土结构，宽10.0m、厚1.5m。坝袋采用二布三胶堵头式无缝彩色坝袋，双锚线螺栓锚固，坝袋平均厚度8mm，径向强度520kN/m、纬向强度260kN/m，设计内压18.75kPa，设计内压比0.75，设计安全系数8.5。1问题的提出橡胶袋内压力是橡胶坝安全的重要观测数据之一，对于保证橡胶坝工程安全和效益的稳定发挥起着关键性作用1-2。由于东北地区受气候特征

2、影响，在橡胶坝实际使用过程中，存在坝顶不溢，直接受阳光曝晒的情况。通过观察，发现坝袋内压力受气温影响较大，如何确定气温对坝袋内压力的影响，保证工程安全和效益的稳定发挥，是摆在建设与管理单位面前的一个实际问题，但此部分在资料中却未见相关记载。针对王家湾坝袋改造后的情况，经过设置测温设备，坝袋内压、水位等监测措施，采用每小时记录的方法，绘制坝袋内压力与温度的变化曲线、坝顶溢流水深与坝袋内压的变化关系曲线以及通过线性回归模型，力求找出气温、坝顶溢流水深、坝袋内压力三者间的联系，供相关工程技术人员作为工作中的参考或借鉴，以推进橡胶坝建设与管理水平。王家湾橡胶坝改造后，设计高度为2.5m，

3、在不过水状态下，充起高度达到2.8m。为此，气坝充气压力的界定有一定困难，实际操作无法按原设计压力操作，给运行控制带来一些难度。确定橡胶坝的原始充气压力、正常运行压力、最大压力，是保证橡胶坝的安全高效运行的首要问题。2橡胶坝袋内压力模型的建立2.1运行观测为解决实际问题，找到坝袋内压力受温度影响规律，在橡胶坝管理房外设置2处温度计：一处在阳光直接照射下，接近于坝袋朝阳面情况；另一处不受阳光直接照射，与坝袋背光面的情况相近。通过观测记录，试图通过建立压力与温度变化关系，结合实际控制运用，确定实用的坝袋压力值。2010年7月某日王家湾橡胶坝室外温度、各坝袋压力、水位24h观测记录如表

4、1所示。2.2模型建立通过观察数据，选用温度和溢流水位作为参数，建立橡胶坝内袋压力模型，模型如下：yi=AXi+b（1）式中，A=a1，a2；b为模型参数，均采用最小二乘法率定；Xi=tihi，ti为温度，hi为水位。2.3衰减最小二乘法根据式（1），用最小二乘法估计参数，即根据已知模型的量yi、输入量Xi，依据残差的最小平方和的准则来估计参数向量，采用采取递推形式的最小二乘算法3。递推最小二乘算法（RLS）就是在有新的系统输入、输出量的情况下，不断对原有的系统参数的估计量加以修正，从而计算出更能反映模型现状的新参数估计量，据此可以推导出最小二乘的在线参数估计法。衰减记忆递推最小

5、二乘算法的原理：每当取得一个新的数据，就将以前的所有数据都乘上1个小于1的系数ρ（0ρ1）。递推公式如下：Km+1=RmXm+1(μ+XTm+1PmXm+1)-1Pm+1I-Km+1XTm+1Pm将观测数据代入递推公式，选取初值：A=a1，a2=0.62，20.23，b=1.5，μ=0.98。2.4计算结果曲线通过对曲线中温度、坝袋内压、坝顶溢流水深3个影响因素进行对比分析，建立数学模型，采用衰减递推最小二乘法进行递推计算，得到结果并绘制曲线（图1）。在原设计中，通过计算得出的设计压力值为18.75kPa，是按照坝高2.5m进行设计的结果，实际坝高为2.8m，根据内压比等参数进行

6、重新计算，得出修改压力值为21kPa。但在实际工作中，单纯的一个数值并不能满足实际运用要求，不能因压力值的微小变化而进行增加或减少。因此，通过数学模型、曲线分析等方法，结合实际运行状况确定了一个压力的上限值与下限值。从图1可以看出，压力数值并不是一个固定值，而是一条曲线，说明存在着安全运行状况下的最大值与最小值，可由此确定一个合适的压力值，以指导实际控制运用。3结论按照实际坝高数据进行计算，设计内压值将由18.75kPa调整为21kPa。通过分析，确定坝袋内压力控制参考值为18.75~26.00kPa，理想控制状态下的压力值为21~25kPa。为避免坝袋长时间曝晒，尽可能在坝顶溢

7、流状态下运行，若不能实现，必要时采取减压运行或其他温控措施4-6。4