張禮兵，張 帥，許后磊

(1.中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，云南昆明650051；2.國家能源水電工程技術(shù)研發(fā)中心高土石壩分中心，云南昆明650051)

景洪水電站是瀾滄江中下游河段兩庫八級中的第六級電站，位于云南省景洪市上游，電站由碾壓混凝土重力壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、水力式升船機等組成。其大壩壩頂高程612 m，最大壩高108 m，水庫正常蓄水位602 m，總庫容11.39億m3，電站總裝機容量1 750 MW。

電站已投產(chǎn)運行8年，積累了豐富的大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)國家監(jiān)管部門的要求及電站安全運行的實際需要，有必要結(jié)合現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)提出符合大壩實際運行情況的監(jiān)控指標(biāo)，以滿足工程運行安全管理及性態(tài)評價的需求。

1 監(jiān)控點選取

監(jiān)控點的選取應(yīng)遵循以下原則：

(1)根據(jù)相關(guān)設(shè)計文件及工程特點，對各主要建筑物及基礎(chǔ)等監(jiān)控對象，選擇具有代表性的、最易出現(xiàn)危及安全征兆的部位。

(2)選擇對建筑物安全評價最重要和直觀的監(jiān)測項目，對于混凝土重力壩，選取變形和滲流監(jiān)測項目作為主要監(jiān)控指標(biāo)。

(3)應(yīng)力監(jiān)測項目選擇直接測量且對建筑物變化較為敏感的監(jiān)測項目，如壩基壓應(yīng)力計、閘墩錨索測力計等。

(4)超規(guī)程規(guī)范中的允許值的測點。

(5)主要工程部位中測值較大，但不超過儀器量程測點。

依據(jù)上述原則，選取順河向位移、橫河向位移、垂直向位移、滲流、應(yīng)力、溫度等41個監(jiān)測點作為景洪水電站主控指標(biāo)測點。

2 監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定

2.1 基本步驟

監(jiān)控指標(biāo)通過統(tǒng)計分析、數(shù)模計算、定性評價后結(jié)合設(shè)計計算成果、規(guī)范允許值等進行綜合擬定，基本步驟為：

(1)在原有設(shè)計成果、資料分析等成果的基礎(chǔ)上，按照最有代表性壩段、最關(guān)心監(jiān)控部位、發(fā)現(xiàn)異常征兆最敏感監(jiān)測項目等篩選原則，初步選定監(jiān)測點。

(2)評價初選測點，選定通過誤差評價的測點為監(jiān)控指標(biāo)擬定測點。

(3)采用置信區(qū)間估計法和典型小概率法兩種數(shù)學(xué)方法計算監(jiān)控指標(biāo)，獲取數(shù)學(xué)方法下監(jiān)控指標(biāo)擬定的初步成果。

(4)結(jié)合設(shè)計計算成果、規(guī)范允許值、材料允許值，根據(jù)監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定原則擬定各監(jiān)測點監(jiān)控指標(biāo)。

(5)按照已擬定的監(jiān)控指標(biāo)，指導(dǎo)電廠開展安全監(jiān)測工作。

2.2 數(shù)學(xué)方法

2.2.1 置信區(qū)間估計法

置信區(qū)間估計法將具有較高精度的計算模型(一般要求測點復(fù)相關(guān)系數(shù)R>0.8)置信區(qū)間(置信帶)和變化趨勢作為判斷測值異常和安全的依據(jù)，由此擬定相應(yīng)測點的監(jiān)控指標(biāo)。根據(jù)景洪水電站實際情況及類似工程經(jīng)驗，顯著性水平α取5%，i取1.96，即Δ=±1.96S，相應(yīng)監(jiān)測量的監(jiān)控指標(biāo)為

(1)

2.2.2 典型小概率法

(2)

(3)

用統(tǒng)計檢驗方法(如A-D法、K-S法)對其進行分布檢驗，確定其概率密度f(x)的分布函數(shù)F(x)(如正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布以及極值I型分布等)。

令Xm為監(jiān)測效應(yīng)量的極值，當(dāng)X>Xm時，大壩將要出現(xiàn)異常或險情，其概率為

(4)

2.3 綜合擬定

2.3.1 綜合擬定原則

(1)變形。變形項目監(jiān)控指標(biāo)主要從置信區(qū)間估計法、典型小概率法、時段極值3個方面進行綜合擬定，在滿足3種方法適用條件的前提下，原則上為上述數(shù)值中的最大或最小值，設(shè)計計算值作為參考。

(2)滲流。當(dāng)采用的置信區(qū)間估計法、典型小概率法、時段極值(蓄水至正常蓄水位后至今)、設(shè)計計算值擬定的結(jié)果均未超過規(guī)范允許值時，滲流監(jiān)控指標(biāo)原則上為上述數(shù)值中的最大值；當(dāng)超過規(guī)范允許值時，以規(guī)范允許值為主要依據(jù)，根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的測壓管揚壓力強度系數(shù)推算揚壓力允許值作為監(jiān)控指標(biāo)。

(3)應(yīng)力。①壩基壓應(yīng)力。當(dāng)數(shù)學(xué)模型計算、歷史極值擬定結(jié)果未超過規(guī)范允許值或材料承載力時，采用數(shù)學(xué)模型計算歷史極值中的最大值或最小值；當(dāng)超過時，監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定以規(guī)范允許值或材料承載力為主要依據(jù)。②錨索荷載。當(dāng)實測荷載與設(shè)計荷載比在0.9～1.15之間時，采用數(shù)學(xué)模型和歷史極值中的最大值或最小值作為監(jiān)控指標(biāo)；當(dāng)荷載比不在0.9～1.15之間時，以設(shè)計荷載的9/10作為監(jiān)控指標(biāo)小值、以1.15倍設(shè)計荷載作為監(jiān)控指標(biāo)大值。

(4)溫度。當(dāng)數(shù)學(xué)方法、時段極值等方法擬定結(jié)果未超過溫控標(biāo)準(zhǔn)時，采用數(shù)學(xué)方法或時段極值等方法擬定結(jié)果中的最大值或最小值；當(dāng)數(shù)學(xué)方法、時段極值等方法擬定結(jié)果超過溫控標(biāo)準(zhǔn)時，監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定以溫控標(biāo)準(zhǔn)為主要依據(jù)。

綜上所述，針對各擬定測點的具體情況，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算值、時段極值統(tǒng)計值、設(shè)計允許值和規(guī)范允許值等進行監(jiān)控指標(biāo)的綜合擬定。

2.3.2 景洪大壩監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定成果

景洪大壩監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定成果見表1～表4。

表3 基礎(chǔ)壓應(yīng)力監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定 MPa

表4 錨索荷載監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定 kN

表5 滲流監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用

表1 大壩變形監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定 mm

注：表中帶*數(shù)據(jù)表明該數(shù)學(xué)方法不滿足適用條件，計算的監(jiān)控指標(biāo)僅供參考，下同。

3 監(jiān)控指標(biāo)的應(yīng)用

3.1 變形監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用

變形是綜合反映建筑物物理力學(xué)性態(tài)的一種效應(yīng)量，是建筑物剛度和穩(wěn)定性的直觀表現(xiàn)，因此它是監(jiān)控建筑物安全運行的主要監(jiān)測量。當(dāng)實測變形值A(chǔ)≤監(jiān)控指標(biāo)，評判為正常；當(dāng)A>監(jiān)控指標(biāo)，評判為預(yù)警，應(yīng)對應(yīng)采取的措施為：①進行測值復(fù)測，關(guān)注測值變化；②如測值出現(xiàn)趨勢性變化，進行現(xiàn)場檢查與巡視，開展監(jiān)測資料分析評價；③必要時編制專題分析報告，召開專題會議并提出大壩運行控制要求。

表2 大壩滲流監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定 m

3.2 滲流監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用

滲流包括壩基揚壓力和滲流量，均是監(jiān)控大壩安全重要的指標(biāo)，滲流監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用見表5。

3.3 應(yīng)力及溫度監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用

應(yīng)力及溫度監(jiān)控指標(biāo)包括壩基壓應(yīng)力、錨索荷載和壩體溫度，應(yīng)力及溫度監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用見表6。

表6 應(yīng)力及溫度監(jiān)控指標(biāo)應(yīng)用

4 結(jié) 論

通過對景洪大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析、計算及綜合評價提出了水電站大壩安全監(jiān)測監(jiān)控指標(biāo)測點選取的原則；提出了安全監(jiān)測監(jiān)控指標(biāo)綜合擬定基本步驟、數(shù)學(xué)計算方法、綜合擬定方法，開展了景洪大壩安全監(jiān)測監(jiān)控指標(biāo)的研究；提出了安全監(jiān)測監(jiān)控指標(biāo)在水電大壩運行階段的應(yīng)用方式。