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某水庫庫區古滑坡體安全監測與資料分析

文檔作者：周克明文檔來源： 1．南京水利科學研究院 2．水利部南京水利水文自動化研究所		點擊數：	更新時間： 2025年02月19日
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第47卷第15期
2 0 1 6年8月
人 民 長 江
Yangtze River
Vo1．47．No．15
Aug．， 2016
文章編號：1001—4179(2016)15—0059—04
某水庫庫區古滑坡體安全監測與資料分析
周克明
(1．南京水利科學研究院，江蘇南京210029； 2．水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇南京210012)
摘要：為了解某水庫蓄水后對庫區古滑坡體的影響，對該滑坡體建立了自動化安全監測系統。監測項目包括
表面及內部變形、地下水位、降雨量及庫水位，系統采用太陽能供電、GSM通訊。通過對滑坡體安全監測資料
分析，認為該滑坡體目前基本穩定；當水庫水位在149 m以上驟降時，地下水位滯后于庫水位下降，不利于滑
坡體穩定，應提高觀測頻次及資料分析。
關鍵詞：滑坡體；庫水位；地下水位；庫區
中圖法分類號：P642 文獻標志碼：A DOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．15．012
水庫修建之前，庫區處于不穩定或臨界狀態的滑
坡體可能已發生過滑坡，現存的滑坡體大部分處于穩
定狀態。水庫蓄水之后，庫區地下水位必然大幅度升
高，可能影響潛在滑坡體的穩定，或形成新的庫區滑坡
體。在水庫運行期間，庫水位的頻繁變化更有可能誘
發庫區滑坡。因而對滑坡體的安全監測關乎水庫的安
全運行。
滑坡體安全監測一般包括表面觀測及內部變形、
地下水位、降雨量等監測項目 。土石壩安全監測技
術規范規定了近壩岸坡變形的監測項目 ，混凝土壩
安全監測技術規范中涉及了滑坡體變形、地下水位監
測 。
1 庫區滑坡監測布置
某水庫攔河壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高
83．2 m，壩頂長256 m，寬7 m，壩頂高程163．2 m，水
庫設計洪水位、正常蓄水位、汛限水位分別為162．2，
154．5 m和144．5 m，2012年3月23 13水庫下閘蓄水，
2013年1月26 13首次蓄水至正常高水位。
壩址上游右岸約3 km處有一個古滑坡體，滑坡體
平面上呈馬蹄形，長約185～265 m，平均寬140 m，中、
下部厚度為25～30 m，上部厚度為l5～20 m，滑坡體
總方量約為55萬m ?；麦w屬于牽引坐落型，滑體
前緣深厚，滑動面平緩，與河床高程接近。天然狀態下
穩定情況較好，水庫蓄水后滑體前緣被庫水淹沒深50
m左右，整體抗滑穩定安全系數降低，特別是水位驟降
時，存在整體失穩的可能，危害工程安全。
該滑坡體安全監測項目包括內部變形、地下水位、
降雨量、庫水位，采用自動化數據采集。具體安全監測
測點如圖1所示。
240
220
{ 200
180
{咂160
140
120
1O0
圖1 滑坡體安全監測測點布置剖面
1．1 內部變形監測
內部變形(或傾斜)監測可以及時發現滑坡體內
部破壞部位，可以進一步解釋表面變形的緣由。內部
存在斷層、軟弱夾層是滑坡體的成因之一。
沿滑坡體的主滑動面方向，從滑坡體的前緣、中部
及后緣各設1個內部變形監測的測斜孔，形成一個縱
向監測斷面，在縱斷面的左右側各設1個測斜孔，共計
5個測斜孔，從整體上掌握滑坡體的變形情況?；?
收稿日期：2016—04—07
基金項目：水利科技推廣項目“水庫庫區滑坡監測與預警系統技術成果轉化與示范”(TG1412)
作者簡介：周克明，男，高級工程師，主要從事工程安全監測自動化系統的設計、施工、監測資料分析等工作。E—mail：
382842629@ qq．corn
人 民 長 江 2016盎
體前緣的IN3孔內安裝5個固定測斜儀接入自動化系
統，其他孔采用活動測斜儀觀測。測斜管鉆孔穿過斷
層、軟弱夾層直至穩定巖層。測斜管采用直徑70 mm
的ABS工程塑料管，鉆孔孔徑為110 mm，在鉆孔完成
后即進行測斜儀保護管安裝，避免在滑坡體內部變形
或塌孔，不然就無法將測斜保護管埋入孔中。測斜管
安裝時，其十字凹槽的一個方向與滑坡主滑動面方向
一致。
1．2 地下水位監測
地下水位的升高是導致滑坡體破壞的重要因素之
一
?；麦w的失穩很大程度上是因為地下水位的抬高
造成內部水壓升高而誘發，因此兩者的變化一般是相
關的。
地下水位監測共設5個測壓管，分別設置在5個
測斜管附近。測壓管鉆孔置于地質勘探時的地下水位
以下1 m，鉆孔孔徑110 mm，內設直徑50 mm鍍鋅鋼
管，測壓管底部1．5 m為花管段，底部不設沉淀段。測
壓管內設振弦式滲壓計接人自動化系統，引出電纜采
用鍍鋅管保護，以提高系統的防雷抗干擾能力。
1．3 降雨量監測
降雨是觸發滑坡的重要因素，降雨量是滑坡監測
的重要項目之一，已成為區域性滑坡預報預警的基礎
和依據 。
在滑坡體的中部設1個雨量計進行降雨量監測，
接入自動化系統。
1．4 庫水位監測
庫區滑坡體安全監測還需要包括庫水位的監測。
黃井武等通過有限元模擬得出水庫水位驟降是庫區滑
坡體的最不利工況 。不同于常規滑坡體的安全監
測，庫區滑坡體地下水位受庫水位影響明顯，當庫水位
驟降時，地下水位滯后于庫水位下降，滑坡體內部水壓
力增大，對滑坡體穩定是不利的。
在滑坡體附近設1個庫水位測點，接入自動化系
統。
1．5 自動化系統
滑坡體的5個固定測斜儀、5個地下水位計、1個
降雨量計、1個庫水位計由2個數據采集模塊實現自
動化數據采集，系統采用30 w 太陽能板配合100 Ah
蓄電池供電?；麦w距管理局約3 km，測站與數據采
集中心站各設GSM實現無線通訊，避免敷設電纜或光
纜以節約系統投資。
1．6 人工巡視檢查
巡視監測對滑坡監測非常重要，這是對用監測設
備采集安全信息的一個必要補充 。對滑坡體來說，
可以檢查地裂縫的發展，房屋及樹木傾斜，泉水、地下
水流量及水質的變化，還需要檢查滑坡體上是否有不
合理的人類工程活動，如坡腳開挖、冠部加載、灌溉，位
于庫區的滑坡體還要關注庫水位變化幅度及速率。
2 滑坡體監測資料分析
滑坡體自動化監測系統于2Ol5年7月投入運行，
本次資料分析時段為2015年7月至2016年1月。
2．1 內部變形
從2015年7月到2016年1月，該時段內滑坡體
前緣最大變形量為3．6 mm，平均每個月變形約0．6
mm，滑坡體基本處于變形量較小的蠕變狀態 。各個
測點相對于孔底的位移分布如圖2所示，從孑L底到孑L
口位移量逐漸增大，孔口部位變形量最大，這符合一般
滑坡體的變形規律。測斜孔內部也沒有明顯的相對滑
動現象，表明該滑坡體基本處于正常狀態。
圖2 內部變形豎向分布
2．2 庫水位及降雨量
本次資料分析時段內，庫水位監測成果如圖3所
示，2015年7月到l0月上旬，水庫水位基本在142～
146 m之間變化，從1O月中旬到11月蓄水至153 111，
庫水位上漲12．64 m左右，11月到2016年1月庫水位
基本維持在153 In。
l
1
1
：
l
1
20
： 。
．
： ^_’■V 。 ÷U雨P3‘二
一UP5 庫水位
圖3 庫水位、降雨量及地下水監測成果
從2015年7月到2016年1月底，滑坡體處降雨
第l5期 周克明：某水庫庫區古滑坡體安全監測與資料分析 61
量監測成果如圖3所示，最大日降雨量為66．5 mm，發
生在2015年9月2日。
2．3 地下水位監測
實測資料表明，滑坡體前緣部位地下水受庫水位
影響較大，后緣地下水位因位于較高部位受庫水位影
響不明顯。各地下水位與庫水位觀測成果如圖3所
示，相關系數統計見表1。處于滑坡體前緣及中部的
UP2、UP3、UP4、UP5與庫水位相關性較好，分別為
0．89，00．96，0．96，0．92，這是因為其位于滑坡體較低
部位，受庫水位影響明顯，尤其是UP3、UP4、UP5最為
明顯。在本次資料分析時段內，庫水位變幅12．64 n'l，
UP3、UP4、UP5三個部位的地下水位變幅分別為
11．88，12．06，10．24 11，基本與庫水位變幅基本一致。
各地下水位與庫水位之間滯后時間基本在1 d左右，
表明該部位隨著庫水位下降滑坡體內部的地下水能較
快排走。地下水位滯后于庫水位下降的時間越長，越
不利于滑坡體的穩定，較短的滯后時間減弱了這方面
的影響。
典型的地下水位測點與庫水位相關圖如圖4所
示，從圖中可以看出當庫水位在149 m之下時，滑坡體
內部水位與庫水位相關性非常好，庫水位下降時地下
水位能快速降低，對滑坡體的穩定相對有利；當庫水位
在149 m之上時，地下水位受庫水位影響不大。當在
水庫從高水位狀態驟降到149 m，地下水位仍維持在
155～157 m的較高水平，兩者差值逐步增大，滑坡體
抗滑能力降低，內水壓力將形成更大的下滑力，對該滑
坡體穩定較為不利 。
表1 滑坡體地下水位與庫水位相關系數統計
測點相關系數 地下水位變幅／m 測點 相關系數 地下水位變幅／m
UP1 0．56 2．77 UP4 0．96 12．06
UP2 0．89 5．85 UP5 0．92 1O．24
UP3 0．96 l1．88
圖4 庫水位與地下水位相關
2．4 降雨量
從測壓管水位觀測成果看，受降雨影響不明顯，地
下水位主要受庫水位的影響。該滑坡體位于南方山
區，常年植被良好，降雨下滲的水量對地下水影響較
小，主要形成地表徑流排入水庫。
從圖5中的滑坡體固定測斜儀監測成果看，當
2015年9月2日發生年最大Et降雨量，滑坡體變形約
1 mm左右，隨后就恢復到原來狀態，可見降雨對該部
位變形影響不大。
害一L
一2．
3．
一4．
20
圖5 滑坡體固定測斜儀變形監測成果
2．5 統計模型
針對測點IN3—5從2015年7月到2016年1月
的位移量建立統計模型，模型因子的選擇參考類似項
目 ]，由逐步回歸分析法建立該點的統計回歸模型如
式(1)所示。
v = 66．751 6 — 0．432 8H +0．004 6H2+
0．124 3Hl0+ 1．490 8sinS + 2．485 8eosS 一
1．151 2cos(2S)一64．189 6In0 (1)
式中，Y為變形量，mm；H為監測日上游庫水位減去始
測日的對應水位，m；H。。為監測日前10 d的上游水位
減去始測日的對應水位，m；S為2,rrt／365，其中t為從
始測日開始計算的天數；0為從始測Et為0起算(每天
增加0．01)。
該模型的復相關系數R為0．95，剩余標準差s為
0．39 mm，表明模型擬合和預報精度比較好，可以作為
滑坡體變形監測的預測模型。
從統計模型的表達式看，入選的因子包括庫水位、
溫度和時效分量，表明滑坡體變形受庫水位、時效影響
明顯，不同于常規滑坡體統計模型，降雨量因子沒有出
現在表達式內，表明該部位的變形不受降雨影響，這與
前述的定性分析結論一致。
4 結論
常規滑坡體安全監測主要包括表面變形、內部變
形、降雨量及地下水位等項目，庫區滑坡體的安全監測
應包括庫水位。
該滑坡體半年來變形量較小，基本處于蠕變狀態。
滑坡體前緣部位地下水位受庫水位影響明顯，從而影
響滑坡體穩定?；麦w前緣表面變形的統計模型中庫
水位因子入選，表明該滑坡體變形受庫水位影響明顯。
對該滑坡體來說，庫水位在149m 以上驟降時，應加密
62 人 民 長 江 2016籃
觀測頻次，注意滑坡體變形情況。統計模型中沒有包
括降雨量因子，說明該滑坡體變形受降雨量影響較小。
參考文獻：
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(編輯：趙風超)
Safety monitoring and data analysis of an ancient landslide in a reservoir area
ZH0U Keming ’
(1．Nanjing Hydraulw Research Institute，Nanjing 210029，China； 2．Nanjing Automation Institute of Water Conservancy and
Hydrology，Na ng 210012，China)
Abstract： In order to understand the influence of a reservoir impoundment on an ancient landslide in the reservoir area．the
automatic safety monitoring system with GSM communication and powered by solar energy has been established in the landslide．
The monitoring items include the surface and internal deformation，groundwater level，rainfall and reservoir water leve1．Through
the analysis of the safety monitoring data of the landslide，it is believed that the landslide is stable at present．W hen the water
level falls quickly from 149m level，the variation of underground water level obviously lags behind the variation of reservoir water
level，which is adverse to the stability of the landslide，so the observation frequency and data analysis should be strengthened．
Key words： landslide body；reservoir water level；groundwater level；reservoir area
(上接第35頁1
Calibration and uncertainty analysis of runoff simulation by SW AT model
LIU Wei ’ ，AN Wei ，MA Jinfeng。
(1．State Key Laboratory ofEnvironmental Aquatic Chemistry，Research Centerfor Eco—Environment Sciences，Chinese Academy of
Sciences，Beijing 100085，China； 2．Sino—Danish Center for Education and Research／Sino—Danish College of UCAS，Bei一
西笞100190，China； 3．University of Chinese Academy ofSciences，Be ng 100049，China)
Abstract： SUFI一2 and GLUE are two widely used calibration and uncertainty analysis techniques for SW AT model in recent
years．To compare the strengths and weaknesses of these two techniques，we choose Daning River watershed as the study area to
simulate the runof in watershed by using ArcSW AT2012 and conduct calibration and uncertainty analysis based on SUFI一2 and
GLUE respectively． Furthermore，SUFI一2 and GULE were compared in terms of the uncertainty of SW AT output，the fitting
effect，the computational efi ciency and the parameter uncertainty．The results indicated that both SUFI一2 and GLUE can be
well applied to the calibration and uncertainty analysis of SWAT model of Daning River watershed．However，the calibration and
uncertainty analysis based on SUFI—-2 could achieve smaller prediction uncertainty band and better fitting effect by less simula·-
tion numbers，and the parameter uncertainty analysis based on GLUE performs better than SUFI一2． For runoff simulation by
SW AT model，the calibration and uncertainty analysis of simulation output is suggested to be conducted based on SUFI一2，while
the parameters uncertainty analysis is suggested to be conducted based on GLUE．
Key words： SW AT；SUFI一2；GLUE；calibration；uncertainty analysis；Daning River watershed

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