一种确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法技术

本发明专利技术涉及水利工程稳定性评价与监测预警领域，特别涉及一种确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法。一种确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，包括以下步骤：步骤一：大坝变形监测网及位移监测基准点、工作基点的布置；步骤二：监测设备的布置与安装；步骤三：大坝库水位与位移实时监测及实时监测数据处理；步骤四：大坝变形模量参数的确定；步骤五：建立                                               ，函数关系式；步骤六：大坝临界稳定库水位的确定；步骤七：大坝运行安全库水位的确定。该方法可以在某种程度上克服传统大坝预测评价方法存在的不足和局限性，在大坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及水利工程稳定性评价与监测预警领域，特别涉及。，包括以下步骤：步骤一：大坝变形监测网及位移监测基准点、工作基点的布置；步骤二：监测设备的布置与安装；步骤三：大坝库水位与位移实时监测及实时监测数据处理；步骤四：大坝变形模量参数的确定；步骤五：建立 ，函数关系式；步骤六：大坝临界稳定库水位的确定；步骤七：大坝运行安全库水位的确定。该方法可以在某种程度上克服传统大坝预测评价方法存在的不足和局限性，在大坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。【专利说明】
本专利技术涉及水利工程稳定性评价与监测预警领域，特别涉及一种确定危坝坝体安 全库水位的测定参数与预警方法。
技术介绍
中国大坝数量居世界首位，然而，中国溃坝率亦居世界前列，远远超出世界其它国 家。中国大坝大多建于20世纪50-70年代，以土石坝居多，寿命约为50年。且大坝普遍存 在标准偏低、施工质量不高、设施不完备等问题，又经过三五十年的运行，水库设施普遍老 化，许多水库大坝处于超限服役状态，存在坝体渗水、坝身变形、出现裂缝等老化特征，这些 具有变形、裂缝等老化特征的坝也就是危坝，具有一定的安全隐患。兴建大坝能造福人类， 然而一旦失事，则会带来巨大的灾难以及威胁人民的生命、财产安全。大坝溃坝是一种突发 事件，但大坝溃坝的原因往往是有规律可循的，大多数大坝的溃坝是由于某些不安全因素 导致的由量变到质变积累的结果。因此对其进行及时有效的监测与预警是防止灾害发生的 关键。实践已经证明，大坝安全监测不仅是保证大坝安全运行的重要措施，也是提高设计水 平，改进施工方法，加快水电建设速度的重要手段。 目前国内外常用的大坝安全评价及监测数据分析方法主要有如下几种：一是多元 回归分析法，即以大坝变形为因变量，取环境量为自变量，根据数理统计理论建立多元线性 回归模型，用逐步回归分析方法得到效应量与环境量之间的函数模型，继而进行变形的物 理解释和预报；二是综合分析评价法，即通过有针对性的评价方法对大坝安全的多层次、多 目标结构系统做出综合评价，可细分为动力系统方法，以及运用投影寻踪、集对分析、物元 可拓分析、粗集理论、神经网络、模糊综合评价、据融合、证据理论等一批新的方法；有限元 法，即确定函数法，是具有先验性质的一种方法。多元回归分析方法是一种统计分析方法， 需要因变量和自变量具有较长且一致性较好的观测值序列。如果回归模型的环境变量之间 存在多重共线性，可能会引起回归模型参数估计的不正确；综合评价分析法由于评价体系 的构建还不完善，且大坝安全影响因素不易确定，其影响因素很难考虑周全，通过一些计算 方法，只能定量考虑一些影响因素的影响程度和权重，其评价结果仍然不够可靠，评价结论 有一定的不合理性；有限元法由于假设性较大，变形值的计算结果跟函数模型、单元划分和 物理力学参数的选取有关，而且一般未考虑外界随机因子的影响，因此该方法的计算结果 仅供参考。如果计算的变形值和实测值差异较大，往往需要对模型和参数进行修正和迭代 计算。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服上述大坝预测评价方法存在的不足和局限性，提供一种利 用库水位和位移监测数据确定安全水位的便捷快速测定方法。具体专利技术思路是将大坝库水 位与位移的变化分别作为大坝的加载动力参数及大坝对于外动力变化的响应参数，将库水 位与位移的比值定义为坝体变形模量参数，以坝体的变形模量参数与库水位的函数关系为 依据，用变形模量参数转折点法确定大坝由缓慢变形到急剧变形转折点时所对应的水位为 其临界稳定库水位，考虑到大坝工程的重要性、参数的不确定性，给大坝临界稳定库水位设 定一个抗滑稳定性安全系数K作为安全储备，临界稳定库水位除以K得到的值为其安全库 水位。 本专利技术通过以下技术方案实现的，一种确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预 警方法，包括以下步骤： 步骤一：大坝变形监测网及位移监测基准点、工作基点的布置； 步骤二：监测设备的布置与安装； 步骤三：大坝库水位与位移实时监测及实时监测数据处理； 步骤四：大坝变形模量参数的确定； 步骤五：建立Η，ξ函数关系式； 步骤六：大坝临界稳定库水位的确定； 步骤七：大坝运行安全库水位的确定。 所述步骤一：大坝表面监测点在坝面上呈网格状布置，主坝上设m(m多3)个变 形观测断面，观测断面通常选在一些有代表性的地段（如大坝最高处、合龙段、坝内有泄水 底孔处、坝基地形和地质变化较大处及闸房处等），每个断面上各布设η个变形监测点，共 mXn个，以便能较准确地反映出坝体变形的全貌。 步骤二所述监测设备包括无线GPS接收机和超声波水位计监测设备。其中大坝上 游库水位监测设备选用超声波水位计；大坝坝体变形监测设备选用无线GPS接收机，在大 坝的变形监测点及位移监测基准点安装无线GPS接收机，并保证埋设的大坝位移变化监测 设备与大坝坝体表层紧密结合。 所述步骤三：根据大坝位移与稳定性状况，并运用库水位与位移监测设备，对不同 时间大坝库水位（H)与各监测点位移（S)进行实时监测，通过数据信号收集器将监测数据 传输到远程大坝安全监测室，并对数据进行预处理，为相关工程技术人员实时掌握水位动 态提供依据。 步骤四所述大坝变形模量参数的确定方法为： 将大坝任意时间段内库水位与观测断面的水平位移平均值的比值定义为变形模 量参数ξ，即： 【权利要求】1. ，包括以下步骤： 步骤一：大坝变形监测网及位移监测基准点、工作基点的布置； 步骤二：监测设备的布置与安装； 步骤三：大坝库水位与位移实时监测及实时监测数据处理； 步骤四：大坝变形模量参数的确定； 步骤五：建立H，|函数关系式； 步骤六：大坝临界稳定库水位的确定； 步骤七：大坝运行安全库水位的确定。2. 根据权利要求1所述的确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，其特征在 于：步骤一大坝表面监测点在坝面上呈网格状布置，主坝上设m(m多3)个变形观测断面，每 个断面上各布设n个变形监测点，共mXn个。3. 根据权利要求2所述的确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，其特征在 于：步骤二所述监测设备包括无线GPS接收机和超声波水位计监测设备；其中大坝上游库 水位监测设备选用超声波水位计；大坝坝体变形监测设备选用无线GPS接收机。4. 根据权利要求3所述的确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，其特征在 于：步骤三根据大坝位移与稳定性状况，并运用库水位与位移监测设备，对不同时间大坝库 水位H与各监测点位移S进行实时监测，通过数据信号收集器将监测数据传输到远程大坝 安全监测室，并对数据进行预处理。5. 根据权利要求4所述的确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，其特征在 于：步骤四所述大坝变形模量参数的确定方法是：将大坝任意时间段内库水位与观测断面 的水平位移平均值的比值定义为变形模量参数I，即：上述公式中巩为大坝在监测时刻i时的库水位，次为监测时刻i时的观测断面监测 点的位移平均值，Ii为监测时刻i时大坝观测断面的变形模量参数；将经步骤三预处理过 的各时间段库水位与位移均值代入式（1)，求得各时间段内的变形模量参数L，并记录与 表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定危坝坝体安全库水位的测定参数与预警方法，包括以下步骤：步骤一：大坝变形监测网及位移监测基准点、工作基点的布置；步骤二：监测设备的布置与安装；步骤三：大坝库水位与位移实时监测及实时监测数据处理；步骤四：大坝变形模量参数的确定；步骤五：建立H，ξ函数关系式；步骤六：大坝临界稳定库水位的确定；步骤七：大坝运行安全库水位的确定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺可强，郭璐，王菲，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37