刘飞
湖南五凌电力科技有限公司，湖南长沙，410000
摘要：某水电站坝基扬压力测点UP25-1监测成果渗压系数数值远超大坝扬压力的渗压系数设计值0.5，通过分析相邻坝段的扬压力测点数据和同坝段的其它自动化仪器（测缝计、温度计以及应力应变计）数据来判断该坝段扬压力测值是否为真实、有效，为扬压力测点传感器工作状态判断提供佐证数据说明。
关键词：扬压力，渗压系数，大坝安全
1 概述
我国水力资源蕴藏量丰富，水力发电是我国水力资源开发的主要形式，目前已建投产和正在开发的水力资源规模均占据世界首位，水力发电在年发电量和装机容量等方面占比仅次于火力发电，且由于水力发电是一种绿色环保、有助于减少社会化石燃料消耗的电能资源，所以水力发电必须具有稳定、高效和长期持续的特点才能发挥优势，为维持水力发电的这些特点优势的关键之一在于水力发电枢纽工程中的大坝安全运行。大坝的安全运行不仅仅有助于维持国内的清洁电能资源供应，而且会极大地降低河流下游的人民生命安全和财产安全风险，历史上大坝发生溃坝后对下游居住的人民生命安全和财产安全造成严重破坏的案例在国内外均有发生。作为水力资源开发中的主要建筑物即水力发电工程枢纽的拦挡水建筑物，其安全监测工作的重要性和意义不言而喻。我国大坝安全监测起步于20世纪50年代，对大坝安全监测工作大规模深入研究始于20世纪80年代初。大坝安全监测模型经历了设计模型监测、原型监测等阶段，现在建立大坝安全监测工作都是基于大坝原型监测来开展的。大坝安全监测项目中的扬压力监测是所有需要建立大坝安全监测系统的必设监测内容，接缝监测是1级和2级建筑物的必设监测内容，混凝土温度和应力应变是2级建筑物的可选监测内容[1]。大坝扬压力的监测意义在于监测大坝坝基的扬压力分布情况，根据监测项目安装的传感器测量数据来分析判断大坝坝基的抗滑稳定性，为大坝安全运行提供基础性评估资料数据。安装在大坝坝基扬压力测压管内的传感器，其工作状态正常与否直接对监测数据的可信度产生影响，工作正常的传感器有助于有效监测大坝坝基抗滑稳定性。由于传感器内部有电子元器件，随着传感器运行时间的推移，电子元器件不可避免地发生老化，从而导致传感器在可靠性、稳定性、准确度、精密度、灵敏度和分辨力等方面发生变化，如若不能及时判断出传感器已处于不正常的工作状态，将会对大坝安全评估产生误判或未能发现危及大坝安全运行的不利变化。
2 研究背景
某水电站水电站属二等工程，由拦河坝、泄洪闸、左岸河床坝后发电厂房和船闸等组成，大坝等主要建筑物为2级建筑物。某水电站坝基扬压力测点UP25-1位于大坝基础廊道的左端河床25#坝段，安装的传感器型号为南瑞公司生产的标准电流4mA-20mA压阻式NYZ-300，同时25#坝段大坝坝体埋设有测缝计、钢筋应力计、温度计等自动化监测测点，传感器主要为差动电阻式扬压力UP25-1测点的过程线在2018年10月左右开始一次上升，在2019年4月发生第二次上升，第二次上升期间，该测点的渗压系数超过了设计值0.5[2]和历史最大值0.75。2019年4月的汛前检修时对扬压力UP25-1进行了现场检查，经检查UP25-1测点外观完好，管壁、压力表、阀门等部位接口螺纹密封性良好，未发现渗水迹象[3]；开启泄压阀门后，泄压管末端有高速喷出且持续时间约为几秒的水流，然后管口水流流态呈低流速状态且水量较少，压力表指针正常归零，关闭泄压管阀门后压力表指针能缓缓恢复至开启前的位置。
3 数据分析
扬压力UP25-1测点的过程线在2018年10月左右开始一次上升，在2019年4月发生第二次上升，具体上升趋势见图1。相关测值特征值统计表见表1。
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通过图1的过程线可以看出UP25-1的原始测值、水位和渗压系数在2018年10月开始了一次上升，然后在2018年年底至2019年4月趋于平稳；在2019年4月开始了第二次上升，上升速度和上涨幅度都比第一次的大。对于UP25-1的测值异常情况原因分析按照传感器自身、同坝段其他仪器数据进行分析。
2019年汛前检修时对UP25-1进行了灵敏度系数标定、初始值核对和人工比测，具体数据见表2～表4。表格中传感器的原始测值在提升0m-2m的范围内较稳定，传感器灵敏度系数K和初始值V0较安装时的数值均发生了变化，即感应元器件可能存在老化。2019年7月对UP25-1进行了人工比测，比测数据见表5。
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经查询，UP25-1测点所在坝段25#坝段埋设有测缝计、温度计和钢筋应力计，具体情况见图3～图4，5#机内观仪器埋设高程可以参考9#机内观仪器埋设高程值，对25#坝段的测缝计、温度计和钢筋应力计的测量数据进行统计分析，分析时段为2015年01月至2019年07月，分析判断25#坝段混凝土结构是否存在异常情况。测缝计、温度计和钢筋应力计的特征值统计见表6～表8，过程线见图5～图15。
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从特征值统计表和测点历史过程线上显示25#坝段的内观测点工作状态无异常，温度、缝隙开合度、钢筋应力等监测项目测点的测值项具有稳定的周期性，表明25#坝段的内观测点传感器工作正常，混凝土内部的应力应变和缝隙的开合度变化符合热胀冷缩的规律，温度变化趋势基本与外界气温一致，时间略滞后1个月到2个月。
4 结论
扬压力UP25-1所在坝段埋设的测缝计、温度计和钢筋应力计测量数据成果无异常，具有明显的周期性，表明25#坝段运行正常；扬压力UP25-1测点人工读数、人工换算水头和人工换算渗压系数均属正常，而自动化测值的水头与人工换算水头相差较大，自动化测值最终成果渗压系数超设计值和历史最大值的原因是管内传感器埋设安装运行时间久远出现感应元器件老化导致传感器监测数据异常，采购新的同类型传感器更换该测点目前正在使用的传感器，必要时对坝基扬压力项目安装的所有传感器升级换代。
参考文献
[1]DL/T5178-2016.混凝土坝安全监测技术规范[S].北京：中国电力出版社，2016
[2]DL/T5313-2014.水电站大坝运行安全评价导则[S].北京：中国电力出版社，2014
[3] DL/T1588-2016.大坝安全监测系统运行维护规程[S].北京：中国电力出版社，2016
作者简介：刘飞（1992-），男，助理工程师，学士，主要从事大坝安全监测