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水利工程观测资料分析

采用定性分析和定量解析分析方法,对水利工程观测资料及时和定期地进行技术处理。在水利工程的运行管理中,运用资料分析成果,能有效地监视建筑物运行,及时发现并防止事故的发生,同时资料分析成果还可用于检验设计、改进施工。观测资料分析的发展 50年代以前,对观测资料的分析尚限于定性的描述和解释。直到1955年第五届国际大坝会议时,才发表了对拱坝位移实现值的定量分析的论文。

采用定性分析和定量解析分析方法,对水利工程观测资料及时和定期地进行技术处理。在水利工程的运行管理中,运用资料分析成果,能有效地监视建筑物运行,及时发现并防止事故的发生,同时资料分析成果还可用于检验设计、改进施工。

观测资料分析的发展 50年代以前,对观测资料的分析尚限于定性的描述和解释。直到1955年第五届国际大坝会议时,才发表了对拱坝位移实现值的定量分析的论文。在以后的国际大坝会议上都有专门论文介绍。随着电子计算机的出现,观测资料定量分析、综合方法的应用发展更加迅速。中国在50年代开始采用成因分析、时空分析和相关因素分析等方法,对观测资料进行处理。70年代采用了逐步回归分析的电算技术。而且,探讨了非线性参数估计、冰冻因子、裂缝因子的数学模型,开展了确定性数学模型方法的研究,编制了自动化应力应变电算程序。中国第一个大坝观测资料分析中心已在南京建立,并将逐步建立完整的数据库。

观测资料分析的要求和内容 观测资料分析要求从实测资料入手,研究测值变化规律,迅速发现问题,及时判断水工建筑物的工作状态。观测资料分析,包括现场日常观测数据的处理分析,以及经过资料整编后的长期观测数据的计算分析。分析内容有:①现场实时处理。运用已建立的统计数学模型及预先确定的测值允许变化范围,对测值进行计算与比较,随时将观测中遇到的各种误差和异常情况加以处理与分析。通过初步分析,以了解水工建筑物当前的运行状态。②研究变化规律。当观测数据积累到一定数量后,可以就测值随时间发展的变化过程,如变化周期、变动幅度和发展趋势等方面进行分析,掌握测值受到各种内、外部因素影响的程度,逐步认识水工建筑物不同部位、不同测值的变化规律。③要求做到“随观测、随记录、随计算、随校核、随分析。”遇到特殊测值,对测值的发展过程线上可能发现的特殊测值,需要联系内、外部因素进行检查,看其是否符合测值的变化规律,或者是否在设计允许的正常变化范围之内。④预测未来变化。资料经过研究、分析、计算以后,可用其预测未来一定时期以内、测值可能出现的大小和变化范围。⑤判断工程安全。根据已有各项的分析计算成果,结合设计、施工和运行各阶段中提出的有关数据、资料、报告,进行综合分析,以判断水工建筑物今后能否继续承担预期任务做出估计。

观测资料分析方法 从成果的形式上看,资料分析方法可以分为定性分析与定量分析二种。定性分析是定量分析的基础。在资料分析时,常常是将定性分析与定量分析结合起来进行的。定性分析经常采用的方法有:①成因分析。通过研究内、外因对水工建筑物的作用所引起的变化,分析测值变化的原因和规律。包括对荷载因素的分析,以及结构因素的分析,如水位,温度和地震等的变化规律、变动范围、对结构物的影响以及水工建筑物本身的变化状态。②时空分析。研究测值随时间过程变化上的特性,以及它们在空间分布上的差异和联系。常需配合绘制各种测值的变化过程线及空间分布上变化的等值线图等。③相关分析。寻求建筑物的各种变化量与外界因素作用之间所具有的相关关系及密切程度等,并通过绘制相关图研究变量间的相关性。定量分析,一般归纳为三种方法:①物理方法。用有关物理理论,建立关系式,求出在一定条件下建筑物的某种物理量的数值和相应的观测数据进行联系比较,做出对观测值的分析意见。它是一种基本方法,但因物理量受到众多因素的影响,加之理论公式的某些假定与实际情况有差异,使该法有一定的局限性。中国泉水水电站混凝土拱坝、刘家峡水电站重力坝等工程的应力及位移分析,运用此法得到了有意义的成果。②统计方法。在目前观测资料分析中运用最广。常用的数理统计方法有回归分析、谐量分析、方差分析和时间系列分析等。这种方法最终可以建立统计数学模型,对观测进行预报。中国岳城水库、酒埠江水库,以及新安江、响洪甸、丰满等水电站的观测资料都采用回归分析方法,取得了成果。③综合方法。将物理方法和统计方法结为一体,兼有两法优点(如采用弹性理论的有限单元法,建立混凝土坝各点的位移方程,作为数学模型,将实测位移值及有关因子数值纳入方程,求取方程中的系数)。因此,半经验确定性数学模型,可以较好的解释混凝土坝的变形规律。