彭家道口分洪闸垂直位移观测和资料研究

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1、彭家道口分洪闸垂直位移观测和资料研究　　【摘要】水闸垂直位移观测是水闸日常管理工作中的重要组成部分，为水闸整体稳定性演算提供可靠的依据。通过对观测数据的整编分析，可以掌握水闸的运行状态及运行情况，为今后水闸的运行管理及科学研究提供最可靠的基础数据，所以水闸观测数据的分析工作不容忽视。【关键词】水闸垂直位移观测分析1概述1.1工程概况彭家道口分洪闸位于山东省临沂市境内，分沂入沭水道入口处。该闸始建于1974年，2000年12月至2002年5月进行了加固改造，是沂沭河洪水东调南下的控制性工程之一。工程

2、按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核，设计流量4000m3/s，校核流量5000m3/s。该闸为开敞式结构，共19孔，每孔净宽10m，总宽213.4m。1.2坝基地质概况闸底板座于砂质泥岩中等风化带的上部，岩石完整性较好，且较均一，不会产生较大的沉降变形。2垂直位移观测布置2.1观测情况7彭道口水利枢纽管理局从2002年开始垂直位移观测工作，每年的汛前、汛后各观测一次。工作人员对垂直位移进行汇总整理，掌握闸基沉降情况，确保工程地基稳定。2.2观测仪器DS1型精密水准仪、铟钢尺。2.3观测方法

3、与要求采用DS1型精密水准仪和铟钢尺，按Ⅱ等水准测量的方法进行。采用闭合水淮线路施测，测量时，从闸左基点CZJ1开始，沿偶数号闸墩测量至闸右CZY，然后沿奇数号闸墩返回至CZJ1，共测22站，闭合差要满足Ⅱ等水准测量规范≤±0.5n1/2=2.345mm。2.4观测成果简介2002年～2011年水闸观测成果，包括考证表、试验记录成果表、高程考证表、水位统计表、位移统计表、过程线等资料，见历年彭道口水利枢纽管理局《彭家道口分洪闸观测资料》。2.5分析依据水闸技术管理规程（SL75-94）；水闸工程管

4、理设计规范（SL170-96）；水利工程管理考核办法（试行）；沂沭泗直管工程管理办法。3观测成果整理及分析3.1分析所采用的资料系列7分析资料系列选用自2002年—2011年时段中常规观测数据资料（见历年彭道口水利枢纽管理局《彭家道口分洪闸观测资料》）为依据，考虑到垂直位移是水闸地基稳定、不均匀沉降的重要观测项目，因而对历年数据资料进行全面分析，对异常点利用水力学方法进行核对，或用内插法对其进行插补，尽量延长系列的数量和样本质量，增强其代表性。此外，实测数据较为离散，处理工作量较大，故按规范要求，

5、针对不同观测项目的特点，结合工程实际情况，选取有针对性的数据。选用2002年—2011年累积时间、间隔位移量和累积位移量数据。3.2分析工作的意义（1）增加水闸运用的安全性。垂直位移观测为水闸整体稳定性演算提供可靠的依据，所以水闸观测数据的分析工作不容忽视。（2）预测地基的变化情况。在水闸的日常管理和运行中，位移观测可以及时监测到水闸地基的不稳定情况。因此，管理单位应充分利用测观测数据，监测地基变化情况，及时预测其危害程度。（3）找出常规观测数据与水闸管理工作的关联性。找出关联性有两大好处，一是可

6、以根据工程情况分析工程病、险、害的成因，及时找到处理措施；二是可以通过关联性校核日常观测工作的精度。73.3分析工作的方法垂直位移较为离散，按土力学和水力学理论，考虑采用多项式拟合累积位移量和累积观测时间数值。假设给位移观测数据点（i=0，1，…，m），为所有次数不超过的多项式构成的函数类，现求一，使得（3-1）当拟合函数为多项式时，称为多项式拟合，满足式（3-1）的称为最小二乘拟合多项式。特别地，当n=1时，称为线性拟合或直线拟合。显然（3-2）为的多元函数，因此上述问题即为求的极值问题。由多元

7、函数求极值的必要条件，得（3-3）即（3-4）（3-4）是关于的线性方程组，用矩阵表示为（3-5）式（3-4）或式（3-5）称为正规方程组或法方程组。可以证明，方程组（3-5）的系数矩阵是一个对称正定矩阵，故存在唯一解。从式（3-5）中解出（k=0，1，…，n），从而可得多项式（3-6）7可以证明，式（3-6）中的满足式（3-1），即为所求的拟合多项式。我们把称为最小二乘拟合多项式的平方误差，记作由式（3-2）可得（3-7）位移数据分析结果精度，。3.4垂直位移数据分析及结论3.4.1数据分析结果

8、限于篇幅，只列出两个个垂直位移观测点数据：（1）左边墩顶CZ19。CZ19垂直位移观测点沉降量与时间关系见图1。如图1CZ19观测点间隔沉降量呈正负变化，到06—07年达到最大值，表明左边墩上浮和下沉规律明显，沉降量到07年以后趋于稳定。对02年—11年的数据进行拟合，采用六次回归分析，拟合方程为y=-3E-19x6+4E-15x5-2E-11x4+3E-08x3-2E-05x2+0.0037x-1.6733，拟合精度R2=0.3609。（2）18#中墩顶CZ18。CZ18垂直位移