望亭水利枢纽翼墙测压管水位观测成果浅析

刘 毅

(太湖流域管理局苏州管理局 215011)

1 工程概况

望虞河望亭水利枢纽是太湖流域防洪和供水的主要控制工程之一。工程位于江苏省苏州市相城区望亭镇以西的望虞河与京杭大运河交汇处，距望虞河入太湖口2.2km。工程为2级建筑物，采用立交布置方式。上部采用钢筋混凝土矩形槽，供京杭运河通航;下部采用9孔钢筋混凝土矩形倒虹吸涵洞，供望虞河过水。每孔涵洞孔口尺寸为7.0m×6.5m(宽×高)，总过水面积400m2，设计流量为400m3/s，涵洞采用三孔一联的钢筋混凝土箱式结构。工程上下游连接段每侧设7段翼墙，1号翼墙底板坐落在第4层原状土上，2～6号均为桩基。翼墙结构型式:1～4号为钢筋混凝土空箱扶臂式，5～6号为钢筋混凝土扶臂式，7号为钢筋混凝土悬臂式。

望虞河工程是十一项治太骨干工程之一，根据1987年国家计委批准的《总体规划方案》，望虞河工程主要功能为防洪、排涝兼顾供水及航运。望亭水利枢纽原设计主要任务是:遇1954年型洪水(约50年一遇)汛期5～7月排泄太湖洪水23.1亿m3;需要时与常熟水利枢纽配合引长江水入太湖，并防止京杭运河污水进入太湖;保证京杭运河正常通航。

望亭水利枢纽自投入运行以来，在流域防洪和调水工作中，特别是在抗御1999年流域特大洪水和近几年实施的引江济太水资源调度工作中，发挥了治太骨干工程的重要作用，社会效益非常显著。

2 翼墙测压管观测设施概况

2006年在望亭水利枢纽翼墙后的土体中钻孔埋设4根测压管用于观测墙后地下水位，钻孔直径90mm、深6m，孔斜不大于1%，测压管为直径50mm的PVC管。翼墙后的测压管于2006年3月17日开始钻孔安装，4月2日结束安装工作，经灵敏度测试，符合设计和使用要求。测压管管口高程以三等水准测量的精度引测，测压管位置及管口高程情况见表1。

表1 翼墙测压管所在部位及管口高程

3 翼墙后测压管观测方法

翼墙测压管采用钢尺水位计法观测。观测时，让绕线盘转动自由后，按下电源按钮，将测头放入水位管内，手拿钢尺电缆，让测头缓慢地向下移动。当测头的触点接触到水面时，接收系统的音响器便会发出连续不断的蜂鸣声。将钢尺电缆稍许上提，到指示器不起反应时，再慢慢上下数次，趁指示器开始反应的瞬间，捏住与管口相平处的钢尺电缆，读写出钢尺电缆在管口处的深度尺寸，即为管内水位离管口的距离。测压管水位高程等于测压管管口高程减管口至管中水面间的距离。

4 测压管灵敏度测试情况

4.1 灵敏度测试方法

采用注水法对测压管灵敏度进行检查试验。试验前，先测定管中水位，然后向管中注入清水。用水将测压管灌满，测得注水水面高程后，分别以5min、10min、15min、20min、30min、60min 的间隔测量水位一次，以后时间可适当延长，直至水位回降至原水位并稳定2h为止。记录测量结果，并绘制水位下降过程线。当测试期间上下游水位变化不大时，管内水位基本恢复到原来水位的，可认为合格。如管内水位长时间未恢复到接近原来水位的，要考虑测压管是否堵塞，相反，如管内水位没有上升或上升很少且下降很快，就要考虑测压管滤箱是否失效或与上下游贯通等。如测试期间上下游水位变化较大，应连续观测测压管水位和上下游水位，然后根据上下游水位和测压管水位过程线加以判断。

4.2 灵敏度测试情况

2006年8月、2009年6月对翼墙测压管进行了两次灵敏度测试，在观测时段内，测压管管中水位都基本恢复到原来水位，测压管符合使用要求。

5 翼墙测压管水位观测成果

2006年5月至2011年对翼墙测压管水位共进行了72次观测，在观测的同时对工程上下游水位进行了同步观测。2006年5月至2011年翼墙测压管水位观测情况见图1～图2。

图1 上游C1、C5测压管水位观测成果

求出翼墙测压管水位与墙前水位差值，以观测日期为横坐标，水位差值为纵坐标，绘出测压管水位与墙前水位差值图，见图3～图4。

6 翼墙测压管水位观测成果分析

6.1 翼墙测压管水位观测特征值

2006年5月至2011年翼墙测压管水位观测特征值见表2。各测压管水位中位数和均值比较接近，数据分布比较平均。6年来，工程运行正常，测压管灵敏度测试正常，此观测值是在测压管正常观测下的特征值，具有一定的代表性，可为工程观测和运行管理提供参考。

图2 下游C6、C10测压管水位观测成果

图3 上游C1、C5测压管水位与墙前水位差值

6.2 翼墙测压管水位与墙前水位差值分析

翼墙测压管水位与墙前水位差值的特征值情况见表3，分析如下:

a.差值均值情况。C1、C5测压管位于上游，其管内水位与墙前水位差的均值比较接近;C6、C10测压管位于下游，其管内水位与墙前水位差的均值也比较接近。符合工程观测要求。

b.中位数和平均值情况。数据表明:翼墙测压管水位与墙前水位差的中位数与平均值比较接近，数据分布比较平均。

c.差值离散程度。测压管水位与墙前水位的标准差在0.15～0.248之间，表明大部分数据较接近于平均值，差值数据的离散程度较小。经统计，C1测压管74.3%的观测数据与墙前水位的差值分布在0.5～1.0m之间，C5测压管84.7%的观测数据与墙前水位的差值分布在0.5～0.9m之间，C6测压管81.9%的观测数据与墙前水位的差值分布在0.3～0.6m之间，C10测压管79.2%的观测数据与墙前水位的差值分布在0.2～0.8m之间。

图4 下游C6、C10测压管水位与墙前水位差值

表2 2006年5月～2011年翼墙测压管水位观测特征值

表3 翼墙测压管水位与墙前水位差值的特征值

统计分析表明:尽管测压管水位受渗流、上下游水位、工程结构等因素影响变化较大，但测压管水位与墙前水位的差值在平均值附近上下波动，具有一定的稳定性和规律性。

7 结语

通过6年的观测，可以得出以下结论:

a.根据灵敏度测试情况和对已有观测资料的分析，可以认为翼墙测压管工作正常，无明显异常情况。

b.翼墙测压管水位与墙前水位具有较好的相关性，其差值比较稳定，可作为工程观测和运行管理的参考依据，也可为该工程翼墙维护、改造设计提供参考。

上游C1、C5测压管水位与墙前水位差的平均值在0.7m左右，下游C6、C10测压管水位与墙前水位差的平均值在0.4m左右，两者相差约0.3m。这主要是受测压管埋设情况、工程土质、侧向绕流、工程结构等因素影响，有待通过理论和试验的方法进行深入的分析。◆