南水北调东线山东干线长沟泵站引水闸3#渗压计异常数值探析

邵明猛　杜森　商鹏

摘    要：南水北调工程是国家性的战略基础设施，其安全问题一直是人员关注的焦点。随着通水运行后工程安全监测的持续开展，及时发现各种异常数据，并对异常数据产生的原因进行准确判读，对保证水工建筑物安全运行十分必要，具有重要的研究意义。

关键词：南水北调;水闸;安全监测; 渗压计; 渗流监测

1  工程概况

长沟泵站枢纽工程是南水北调东线一期工程中第十一级抽水梯级泵站，是南四湖至东平湖段工程的第一座泵站，位于山东省济宁市任城区长沟镇。泵站枢纽工程包括主厂房、副厂房、引水渠、出水渠、引水涵闸、出水涵闸、梁济运河节制闸、110kV变电站、水泵机组及自动化监控、办公及生活福利设施等。长沟泵站引水闸建筑物级别为1级，其他次要建筑物级别为3级，施工围堰等临时建筑物级别为4级。泵站设计防洪标准为100年一遇，校核防洪标准为300年一遇。

2  地质情况

长沟泵站引水闸位于鲁西中台隆--济宁-成武凹断束--嘉祥凸起的东部，嘉祥断裂西侧，该断裂属秦岭纬向构造体系伴生的低序次张性正断层，走向不稳定，呈锯齿状分布，摆动范围由NW344°至NE16°，倾向E，倾角约80°。根据地震历史资料分析，主要活动时间为燕山期，喜马拉雅期仍有活动。根据有记载以来的地震历史资料，据场区30km范圍内未曾发生过5级以上的地震，90km范围内曾发生过5到7级地震八次。综合分析，场区没有活动断裂，地震活动频次低、震级小，处于相对稳定区。

3  观测方法及数据采集

引水闸水位观测采用人工测读水尺的方式及自动水位计获得成果。垂直位移采用徕卡LS10型精密水准仪进行往返观测，水平位移采用徕卡TS60型精密全站仪进行多测回测角观测。引水闸测压管（内安装压阻式水位计）和引水闸渗压计（振弦式）均采用葛南MCU-32型自动监测系统（以下简称：监测系统）进行监测。

4  异常现象

2018年5月16日，值班人员发现监测系统采集引水闸3#渗压计某一时刻出现与历史数据不符的异常数据值（显示水位为39m），其他时间无异常现象，如果该异常数据值不属于系统误差，则引水闸涵洞底板可能存在安全隐患，所以需要对该数值进行有效性分析，排除可能存在的安全隐患。

5  分析

5.1  水情监测分析

长沟泵站2018年5月份引水闸上下游水位正常，建筑物运行平稳，无异常水情发生，排除降雨等外在因素对渗压计的影响。

5.2  渗压观测分析

5.2.1  监测系统计算软件准确性分析

为了验证3号渗压计异常值是否为监测系统计算软件的计算问题所致，将监测系统所采集到的原始模数值和原始温度值代入到振弦式渗压计的计算公式进行人工比对，计算公式如下：

在本系统中，已经安装了气压计来对渗压计水位进行气压补偿，在误差分析中不再考虑气压的影响，故本次计算认为Q0-Q=0。代入原始模数值和原始温度值后得到按监测系统所设基准值的人工计算结果。通过比对，经过人工计算的同一时刻的3号渗压计水位值为39m，与监测系统的软件计算值结果一致，排除了监测系统计算软件的计算错误问题，监测系统的计算结果准确无误。

5.2.2  相关部位引水闸测压管监测成果的综合性分析

由于引水闸渗压计损坏较多，监测系统只能采集到3号渗压计的完整数据。针对该情况，结合本闸站相关部位同一时段测压管及垂直位移成果进行综合分析。首先收集了当月引水闸测压管数据，将3#渗压计异常值剔除后用与5月16日上下游水位相同时的数据代替，然后再将监测系统采集的5月份引水闸渗压计及测压管原始数据带入公式进行计算，并例用EXCLE表格绘制过程线（详见图1）进行渗流的相关性分析。通过图1的过程线可知，经计算后渗压计水位值在在31.92m到32.06m之间变化，。引水闸3号渗压计水位与引水闸测压管水位的变化趋势相同，随上下游水位平稳变化，同一块底板上的测压管管内水位相互之间和上下游水位无交叉现象，趋势稳定。

5.2.3  相同部位引水闸垂直位移成果的综合性分析

最后又收集了同时期同一部位引水闸垂直位移观测数据，数据显示引水闸3号渗压计所在部位（洞身底板1-1）当月垂直位移无异常沉降现象发生（间隔位移为0.4mm，累计位移仅为1.2mm），进一步确定了引水闸3#渗压计在5月16日所采集的数据为一粗差，应该剔除。

6  结束语

渗压计异常数据产生的原因非常多，本文结合工程实际判别出了此异常数据为系统粗差，并通过数据分析进行了验证，避免了粗差在安全监测工作中影响。

参考文献：

[1] NSBD 21—2015.南水北调东、中线一期工程运行安全监测技术要求[S].

[2] SL 601—2013.混凝土坝安全监测技术规范[S].

[3] GB/T 12897—2006.国家一二等水准测量规范[S].

[4]SL 768—2018.水闸安全监测技术规范[S].

[5] SL 725—2016.水利水电工程安全监测设计规范[S].

[6] SL/T 782—2019.水利水电工程安全监测系统运行管理规范[S].