望亭水利樞紐翼墻測壓管水位觀測成果淺析

劉 毅

(太湖流域管理局蘇州管理局 215011)

1 工程概況

望虞河望亭水利樞紐是太湖流域防洪和供水的主要控制工程之一。工程位于江蘇省蘇州市相城區(qū)望亭鎮(zhèn)以西的望虞河與京杭大運河交匯處，距望虞河入太湖口2.2km。工程為2級建筑物，采用立交布置方式。上部采用鋼筋混凝土矩形槽，供京杭運河通航;下部采用9孔鋼筋混凝土矩形倒虹吸涵洞，供望虞河過水。每孔涵洞孔口尺寸為7.0m×6.5m(寬×高)，總過水面積400m2，設(shè)計流量為400m3/s，涵洞采用三孔一聯(lián)的鋼筋混凝土箱式結(jié)構(gòu)。工程上下游連接段每側(cè)設(shè)7段翼墻，1號翼墻底板坐落在第4層原狀土上，2～6號均為樁基。翼墻結(jié)構(gòu)型式:1～4號為鋼筋混凝土空箱扶臂式，5～6號為鋼筋混凝土扶臂式，7號為鋼筋混凝土懸臂式。

望虞河工程是十一項治太骨干工程之一，根據(jù)1987年國家計委批準的《總體規(guī)劃方案》，望虞河工程主要功能為防洪、排澇兼顧供水及航運。望亭水利樞紐原設(shè)計主要任務是:遇1954年型洪水(約50年一遇)汛期5～7月排泄太湖洪水23.1億m3;需要時與常熟水利樞紐配合引長江水入太湖，并防止京杭運河污水進入太湖;保證京杭運河正常通航。

望亭水利樞紐自投入運行以來，在流域防洪和調(diào)水工作中，特別是在抗御1999年流域特大洪水和近幾年實施的引江濟太水資源調(diào)度工作中，發(fā)揮了治太骨干工程的重要作用，社會效益非常顯著。

2 翼墻測壓管觀測設(shè)施概況

2006年在望亭水利樞紐翼墻后的土體中鉆孔埋設(shè)4根測壓管用于觀測墻后地下水位，鉆孔直徑90mm、深6m，孔斜不大于1%，測壓管為直徑50mm的PVC管。翼墻后的測壓管于2006年3月17日開始鉆孔安裝，4月2日結(jié)束安裝工作，經(jīng)靈敏度測試，符合設(shè)計和使用要求。測壓管管口高程以三等水準測量的精度引測，測壓管位置及管口高程情況見表1。

表1 翼墻測壓管所在部位及管口高程

3 翼墻后測壓管觀測方法

翼墻測壓管采用鋼尺水位計法觀測。觀測時，讓繞線盤轉(zhuǎn)動自由后，按下電源按鈕，將測頭放入水位管內(nèi)，手拿鋼尺電纜，讓測頭緩慢地向下移動。當測頭的觸點接觸到水面時，接收系統(tǒng)的音響器便會發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。將鋼尺電纜稍許上提，到指示器不起反應時，再慢慢上下數(shù)次，趁指示器開始反應的瞬間，捏住與管口相平處的鋼尺電纜，讀寫出鋼尺電纜在管口處的深度尺寸，即為管內(nèi)水位離管口的距離。測壓管水位高程等于測壓管管口高程減管口至管中水面間的距離。

4 測壓管靈敏度測試情況

4.1 靈敏度測試方法

采用注水法對測壓管靈敏度進行檢查試驗。試驗前，先測定管中水位，然后向管中注入清水。用水將測壓管灌滿，測得注水水面高程后，分別以5min、10min、15min、20min、30min、60min 的間隔測量水位一次，以后時間可適當延長，直至水位回降至原水位并穩(wěn)定2h為止。記錄測量結(jié)果，并繪制水位下降過程線。當測試期間上下游水位變化不大時，管內(nèi)水位基本恢復到原來水位的，可認為合格。如管內(nèi)水位長時間未恢復到接近原來水位的，要考慮測壓管是否堵塞，相反，如管內(nèi)水位沒有上升或上升很少且下降很快，就要考慮測壓管濾箱是否失效或與上下游貫通等。如測試期間上下游水位變化較大，應連續(xù)觀測測壓管水位和上下游水位，然后根據(jù)上下游水位和測壓管水位過程線加以判斷。

4.2 靈敏度測試情況

2006年8月、2009年6月對翼墻測壓管進行了兩次靈敏度測試，在觀測時段內(nèi)，測壓管管中水位都基本恢復到原來水位，測壓管符合使用要求。

5 翼墻測壓管水位觀測成果

2006年5月至2011年對翼墻測壓管水位共進行了72次觀測，在觀測的同時對工程上下游水位進行了同步觀測。2006年5月至2011年翼墻測壓管水位觀測情況見圖1～圖2。

圖1 上游C1、C5測壓管水位觀測成果

求出翼墻測壓管水位與墻前水位差值，以觀測日期為橫坐標，水位差值為縱坐標，繪出測壓管水位與墻前水位差值圖，見圖3～圖4。

6 翼墻測壓管水位觀測成果分析

6.1 翼墻測壓管水位觀測特征值

2006年5月至2011年翼墻測壓管水位觀測特征值見表2。各測壓管水位中位數(shù)和均值比較接近，數(shù)據(jù)分布比較平均。6年來，工程運行正常，測壓管靈敏度測試正常，此觀測值是在測壓管正常觀測下的特征值，具有一定的代表性，可為工程觀測和運行管理提供參考。

圖2 下游C6、C10測壓管水位觀測成果

圖3 上游C1、C5測壓管水位與墻前水位差值

6.2 翼墻測壓管水位與墻前水位差值分析

翼墻測壓管水位與墻前水位差值的特征值情況見表3，分析如下:

a.差值均值情況。C1、C5測壓管位于上游，其管內(nèi)水位與墻前水位差的均值比較接近;C6、C10測壓管位于下游，其管內(nèi)水位與墻前水位差的均值也比較接近。符合工程觀測要求。

b.中位數(shù)和平均值情況。數(shù)據(jù)表明:翼墻測壓管水位與墻前水位差的中位數(shù)與平均值比較接近，數(shù)據(jù)分布比較平均。

c.差值離散程度。測壓管水位與墻前水位的標準差在0.15～0.248之間，表明大部分數(shù)據(jù)較接近于平均值，差值數(shù)據(jù)的離散程度較小。經(jīng)統(tǒng)計，C1測壓管74.3%的觀測數(shù)據(jù)與墻前水位的差值分布在0.5～1.0m之間，C5測壓管84.7%的觀測數(shù)據(jù)與墻前水位的差值分布在0.5～0.9m之間，C6測壓管81.9%的觀測數(shù)據(jù)與墻前水位的差值分布在0.3～0.6m之間，C10測壓管79.2%的觀測數(shù)據(jù)與墻前水位的差值分布在0.2～0.8m之間。

圖4 下游C6、C10測壓管水位與墻前水位差值

表2 2006年5月～2011年翼墻測壓管水位觀測特征值

表3 翼墻測壓管水位與墻前水位差值的特征值

統(tǒng)計分析表明:盡管測壓管水位受滲流、上下游水位、工程結(jié)構(gòu)等因素影響變化較大，但測壓管水位與墻前水位的差值在平均值附近上下波動，具有一定的穩(wěn)定性和規(guī)律性。

7 結(jié)語

通過6年的觀測，可以得出以下結(jié)論:

a.根據(jù)靈敏度測試情況和對已有觀測資料的分析，可以認為翼墻測壓管工作正常，無明顯異常情況。

b.翼墻測壓管水位與墻前水位具有較好的相關(guān)性，其差值比較穩(wěn)定，可作為工程觀測和運行管理的參考依據(jù)，也可為該工程翼墻維護、改造設(shè)計提供參考。

上游C1、C5測壓管水位與墻前水位差的平均值在0.7m左右，下游C6、C10測壓管水位與墻前水位差的平均值在0.4m左右，兩者相差約0.3m。這主要是受測壓管埋設(shè)情況、工程土質(zhì)、側(cè)向繞流、工程結(jié)構(gòu)等因素影響，有待通過理論和試驗的方法進行深入的分析?！?/p>