利用滲流變量間相關系數評估滲控系統衰減的方法技術方案

本發明專利技術公開了一種利用滲流變量間相關系數隨時間的變化評估滲控系統衰減的方法，利用水庫大壩工程的滲流監控數據，挖掘帷幕后觀測水位與大壩上游庫水位數據集間隱藏的信息，基于不同時間段兩者間的相關系數的變化趨勢來評估大壩防滲系統的衰減程度，為及時采取帷幕加固措施，防止大壩防滲系統失效提供參考與依據。本發明專利技術與現有技術相比，原理簡單，操作簡便。

A method for evaluating the attenuation of seepage control system by using the correlation coefficient between the variables

The invention discloses a variation of a correlation coefficient based on the seepage variables with time evaluation of infiltration method attenuation control system, based on the seepage monitoring data of dam engineering, mining the information hidden behind the curtains and the observation of the water level upstream of the dam water level data set, based on the change trend of correlation coefficients between segments between the two to evaluation of degree of attenuation dam seepage control system, to take timely measures to prevent curtain reinforcement, provide the basis for dam system failure. Compared with the prior art, the invention has the advantages of simple principle and convenient operation.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水利水電工程技術、水文地質
，本專利技術涉及水利水電工程滲控系統可靠性評價和滲漏監測、數據分析、處理。
技術介紹
據本世紀初統計，我國已建有各類大壩約8.6萬余座，其中在國際大壩委員會登記的壩高大于30m的達4421座，居世界首位。平均壩齡為22.87年，從運行年齡上看，我國多數大壩已進入中～老齡階段，與之相伴的老化問題逐趨突出而成為一個需要深入研究的問題。針對防滲帷幕的老化問題，在實際工作中，或采用原位監測方法，或采用取樣室內檢測、化驗分析等方法，開展探討并取得了一些進展。如根據壩址環境水質特征及其潛在的侵蝕(或腐蝕)作用特性進行了研究，并提出了一些保護措施；也有根據幕后滲水析出物的基本組成，對其物質來源以及對帷幕體防滲性能的影響進行了評價；還有根據壩基幕后滲漏水的動態及其變化，對帷幕體的防滲性能及其時效進行了分析和評價，等。對滲控系統的滲流場，一般通過滲漏量、幕后水位(揚壓力)和庫水位之間的變化一致性程度來直接判斷滲控系統的可靠性，具體手段為分析各滲流變量隨時間的變化，或者建立滲流變量之間的函數關系，以尋找突變點和變化趨勢。
技術實現思路
水庫建設運行后，庫水位變動、滲控系統的滲漏、水位監測是日常管理中的基礎性工作內容，一般的水利水電工程都積累了從建壩之初持續至今的水位和滲漏量等滲流數據，因此，本專利技術的目的是建立一種利用這些滲流數據去評估滲控系統衰減程度的方法。本專利技術的技術方案是通過分時段建立滲流變量與庫水位之間的函數關系，獲取各變量與庫水位之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化特點來研究滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。水庫的滲控系統包括防滲帷幕、幕后排水系統和滲流滲壓監測系統等，防滲帷幕幕后壩體廊道中布置有水位觀測孔和排水孔，通過壓力表或者揚壓力計觀測幕后的水位，排水孔一般都會進行流量觀測。幕后的水位和流量一般跟庫水位同步變化，可以通過長期觀測幕后的水位和流量，以一定的水文周期與庫水位建立函數關系，該函數關系是一個統計擬合的函數，可以得到對應函數關系的兩個變量之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化趨勢來研究滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。具體的實現步驟為：對幕后水位觀測數據：1.搜集并獲取研究工程的幕后觀測孔的水位觀測數據h；2.去除h中明顯異常的數據；3.搜集并獲取與各h觀測值相同觀測時間的庫水位變化觀測數據H；4.以一定的水文周期時間段T(一般為一年)，以H為橫坐標，h為縱坐標繪制(H，h)散點圖；5.根據散點圖的分布趨勢，擬合得到h和H之間的函數關系，并計算該數據序列對應函數關系的相關系數R2。6.以(T，R2)繪制相關系數與時間的關系曲線，根據曲線特征判斷防滲帷幕的衰減程度。對幕后流量觀測數據：1.搜集并獲取研究工程的幕后排水孔的流量觀測數據q；2.去除q中明顯異常的數據；3.搜集并獲取與各q觀測值相同觀測時間的庫水位變化觀測數據H；4.以一定的水文周期時間段T(一般為一年)，以H為橫坐標，q為縱坐標繪制(H，q)散點圖；5.根據散點圖的分布趨勢，擬合得到q和H之間的函數關系，并計算該數據序列對應函數關系的相關系數R2。6.以(T，R2)繪制相關系數與時間的關系曲線，根據曲線特征判斷防滲帷幕的衰減程度。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術利用水庫大壩工程的滲流監控數據，挖掘帷幕后觀測水位與大壩上游庫水位數據集間隱藏的信息，基于不同時間段兩者間的相關系數評估大壩防滲系統的衰減程度，為及時采取帷幕加固措施，防止大壩防滲系統失效提供參考與依據。本專利技術與現有技術相比，原理簡單，操作簡便。附圖說明圖1是實施例1中大壩滲控系統示意圖；圖2是實施例1中2008年庫水位與揚壓力的相關關系圖；圖3是實施例1中2009年庫水位與揚壓力的相關關系圖；圖4是實施例1中2010年庫水位與揚壓力的相關關系圖；圖5是實施例1中2011年庫水位與揚壓力的相關關系圖；圖6是實施例1中2012年庫水位與揚壓力的相關關系圖；圖7是實施例1中相關系數隨時間變化曲線；附圖標記說明：1-大壩，2-上游灌漿廊道，3-壩基觀測廊道，4-下游灌漿廊道，5-壩基，6-上游防滲帷幕，7-上游幕后觀測孔或排水孔，8-下游防滲帷幕，9-下游幕后觀測孔或排水孔，10-庫水位。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。實施例1：水庫的滲控系統包括防滲帷幕、幕后排水系統和滲流滲壓監測系統等，防滲帷幕幕后壩體廊道中布置有水位觀測孔和排水孔，通過壓力表或者揚壓力計觀測幕后的水位，排水孔一般都會進行流量觀測，大壩部位的滲控系統示意圖見圖1，從圖中可以看到，大壩1中設有上游灌漿廊道2、壩基觀測廊道3、下游灌漿廊道、壩基5、上游防滲帷幕6、上游幕后觀測孔或排水孔7、下游防滲帷幕8和下游幕后觀測孔或排水孔9，大壩1上游的水位為庫水位10。幕后的水位和流量一般跟庫水位10同步變化，可以通過長期觀測幕后的水位和流量，以一定的水文周期與庫水位10建立函數關系，該函數關系是一個統計擬合的函數，可以得到對應函數關系的兩個變量之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化趨勢來研究滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。具體的實現步驟為：步驟1：搜集研究工程的幕后觀測孔的水位觀測數據h。搜集并獲取該大壩工程帷幕后揚壓力計監測數據，以某壩段為例，將2008年～2012年該壩段壩基揚壓力值輸入至Excel中。步驟2：去除壩基揚壓力數據集中明顯異常的數據。在Excel中去除由于揚壓力計更換或人為誤操作引起的明顯異常的數據，得到揚壓力計樣本集h。步驟3：搜集并獲取與各h觀測值相同觀測時間的庫水位變化觀測數據H。將與各h觀測值相同觀測時間的庫水位變化觀測數據H輸入Excel中。步驟4：選取年為時間段，以H為橫坐標，h為縱坐標繪制(H，h)散點圖。在Excel中繪制(H，h)散點圖，2008年～2012年庫水位與揚壓力的相關關系分別見圖2～圖6。步驟5：根據散點圖的分布趨勢，擬合得到h和H之間的函數關系，并計算相關系數R2。根據圖2～圖6不同時間段庫水位與揚壓力的相關關系散點圖，擬合h和H之間的函數關系，計算其相關系數。2008年：h＝0.1756H+710.92R2＝0.1235；2009年：h＝0.5381H+351.45R2＝0.2204；2010年：h＝0.1587H+711.15R2＝0.3776；2011年：h＝0.2941H+581.33R2＝0.8526；2012年：h＝0.1047H+755.47R2＝0.8412。步驟6：繪制(T，R2)關系曲線，根據曲線特征判斷防滲帷幕的衰減程度。以時間T為橫坐標，以相關系數R2為縱坐標，繪制(T，R2)關系曲線，見圖7。從圖7可以看出，隨著時間的增加，壩基揚壓力與庫區上游水位間的相關系數呈增大趨勢，說明大壩防滲系統逐步衰減，2011年相關系數R2從0.3776突增至0.8526，此壩段防滲帷幕可能遭到破壞，工程人員應盡早查看，及時采取帷幕加固措施。當然，以上只是本專利技術的具體應用范例，本專利技術還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本專利技術所要求的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用滲流變量間相關系數評估滲控系統衰減的方法，其特征在于：該方法通過分時段建立滲流變量與庫水位之間的函數關系，獲取各變量與庫水位之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化特點來分析滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。

【技術特征摘要】
1.一種利用滲流變量間相關系數評估滲控系統衰減的方法，其特征在于：該方法通過分時段建立滲流變量與庫水位之間的函數關系，獲取各變量與庫水位之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化特點來分析滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。2.根據權利要求1所述的利用滲流變量間相關系數評估滲控系統衰減的方法，其特征在于：在水庫防滲帷幕幕后壩體廊道中布置有水位觀測孔和排水孔，通過觀測孔處的壓力表或者揚壓力計觀測幕后的水位，并對排水孔進行流量觀測，獲得幕后水位觀測數據和幕后流量觀測數據；通過長期觀測幕后的水位和流量，以水文周期與庫水位建立函數關系，該函數關系是一個統計擬合的函數，從而得到對應函數關系的兩個變量之間的相關系數，根據相關系數隨時間的變化趨勢來分析滲控系統的可靠性和發展趨勢，評估滲控系統的衰減程度。3.根據權利要求2所述的利用滲流變量間相關系數評估滲控系統衰減的方法，其特征在于：對幕后水位觀測數據按照以下步驟評估滲控系統衰減程度：步驟1：搜集并獲取研究工程的幕后觀測孔的水位觀測數據h；步驟2：去除h...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭克勛，余波，馬聰，
申請(專利權)人：中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院巖土工程有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52