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1、中国农村水利水电!2001年第7期53土石坝测压管水位观测资料分析刘洵方朝阳(广东省深圳市东江水源工程管理处518000)(武汉大学水利水电学院430072)摘要分析了测压管水位的滞后原因及变化规律,探讨了资料分析统计模型因子组成,提出利用瑞利分布作为库水位对管水位的滞后影响曲线。实例表明,利用瑞利分布模型质量较好,有助于分析坝体渗流状况。关键词土石坝测压管瑞利分布土石坝的坝体和坝基渗流监测是土石坝运行监测中不可间也越长。缺少的重要内容。在坝体和坝基的适当部位设置一定数量的(3)非饱和土体的充水(或无压饱和土体水的消散)需要时测压管并进行观
2、测,可以了解坝体的浸润线和各点渗透压力的间。因为处于自由面变动范围内的土体孔隙相当于贮存或释大小。这对坝体的稳定分析和渗流分析都具有很大的实用意放水的容器。当自由面随时间变化时,它们的充(放)水都需要义。一般来说,土石坝的测压管布设在坝体的一些典型断面,相应的时间。反映的是这些部位的渗流状况,而渗流量则是坝体一定范围内(4)不稳定渗流的影响。水库中的水位是不断变化的。由工作状况的反映。因此,在土石坝观测中应同时观测土石坝各于上述几方面的原因,在某一水位条件下要形成稳定渗流必然部位的测压管水位和渗流量,并及时进行分析。本文针对土石需要一定时间,而在这个时间过程中,可能库水
3、位早已发生变坝测压管水位的变化特点,探讨测压管水位资料分析的方法。化。这种作用水头的变化也必然影响到测压管水位的变化。实际上,坝身测压管的滞后时间主要是由于不稳定渗流过程造1测压管水位滞后因素的分析成的,坝身浸润线也是连续变化的,而不是象设计中所考虑的通过观测人们发现,土石坝浸润线测压管的水位变化比较固定不变。小,而且管水位的变化与库水位的变化不同步。管水位达到峰(5)坝身填筑质量不均匀性影响。很显然,坝体填筑质量(谷)值的时刻往往比库水位达到峰(谷)值的时刻来得晚,存在的不均匀直接影响坝体的密实度,这也必然影响到水压力的传着时间差,即存在滞后时间,而且同一断面各测
4、压管水位滞递时间。后时间明显不同。2测压管水位的定性分析由于坝身防渗体的渗水性小,坝身浸润线测压管水位的滞后时间比较明显。因此,对浸润线测压管水位观测资料分析在分析坝身渗透时,往往要求将实测的浸润线与设计浸润时,需要把滞后时间找出来。这样做一方面在因子选择时考虑线进行比较。由于存在上述滞后时间,如直接将实测浸润线其影响,另一方面可以作为分析坝身渗透状态的一项指标。与设计浸润线进行比较,则在高水位时往往得出实测浸润线造成测压管水位滞后时间的原因是很复杂的,它是各种比设计浸润线低的结论。这是因为设计计算采用的是稳定渗因素综合影响的结果,具体可归纳为如下几个方面。流概
5、念,而在土坝运用中,观测到的管水位是在库水位变动情(1)水压力传递需要时间。由于土体为一松散介质,尽管况下非稳定渗流的瞬时状态成果。施工时碾压密实,但仍然有大量空隙。在水从上游渗透到下游为了合理地分析测压管水位和库水位的关系及坝体的渗的过程中,水充填空隙必然要有一定的时间,因此,同一断面不流状态,可取库水位为纵坐标,测压管水位为横坐标,按时间顺同测压管的滞后时间不一样。当水位降低时,水体的排出同样序,绘制库水位与测压管水位时序曲线。然后,根据时序曲线的也需要一定的时间。变化过程,分析渗流状态,为统计模型的因子选择提供依据。一(2)测压管本身充(放)水需要时间。当测压管的
6、水位突然般来说,库水位H与测压管水位h时序曲线的关系有以下几种。变化h时,在管内外水位差h作用下,内外水位渐趋相等。(1)接近在一条直线上往返变化。这一般发生在砂卵石或测压管从坝体中收集(或消散)相当于h高的水柱,这需要一坝身土料渗透系数较大的情况。由于渗透性较强,其入渗与排定的时间,所以测压管水位的升降必然滞后于土体中水位的升渗大致相等,滞后时间较小。但两者不呈直线变化,而是呈曲线降。而且,随着测压管管径的增大,所需的时间越长,滞后的时变化。54土石坝测压管水位观测资料分析刘洵方朝阳(2)呈套圈曲线。这类曲度分量fT和时效分量f。用数学式子表示为:
7、%线又有以下几种:∀呈闭合的H=fH+fT+f(1)单套圈曲线(图1)。由于测式中,温度分量和时效分量的因子选择可参考文献[2]。下面压管水位滞后于库水位及渗重点分析水位分量因子选择。透系数与排出系数不等,造成3.1前期水位的多项式组合因子同一库水位有不同的管水位。根据渗流分析,不透水地基上矩形土体的浸润线方程为:一般情况是相同的库水位,在库水位上升时对应的管水位H22qi=H1-xi(2)k比下降过程的管水位低;土石坝的渗透系数越小,滞后时间图1单套圈曲线式中,Hi为距上游面xi处的浸润线高程;H1为上游水位;k,q越长,套圈的横
