摘要：本文着重对榆林庄闸观测资料数据进行分析，整理比较2014-2018年上下游水位、测压管水位、水平位移，垂直位移等特征数据。经分析，上游水位波动变幅总体较小，水闸水平位移量及垂直位移量在正常范围内，水闸位移正常。通过分析，可以更加了解水闸的情况，对每年的数据资料进行整编，便可进行比较研究，具有更好的参考价值和意义。
关键词：水闸；观测资料；分析
1 工程概况
原榆林庄闸位于北京市通州区榆林庄村东北侧约0.5km处，北运河与凉水河交汇口下游200m，距北关闸20.8km，属北运河水系主河道上的防洪排水建筑物。由于当时设计标准偏低，再经过40年的运用，出现了不同程度的破损，存在较大的安全隐患。经专业部门安全鉴定，该闸被评定为四类闸，建议报废重建。另外，随着城市化进程的加快和社会经济形势的发展，原闸已不满足新的防洪规划要求。为了消除安全隐患，提高防洪标准，落实北京市发展和改革委员会的“全面开发利用北运河水系水资源”的思路及《北京城市总体规划》（2003年～2020年）（简称《总规》）的水系布局，北京市政府决定改建榆林庄闸。[1]
榆林庄闸改建工程于2012年10月26日正式开工建设，2014年1月22日单位工程竣工验收通过，并全面接收开始试运行。改建后的榆林庄闸位于原榆林庄闸下游50m处，分东、西两闸，各5孔，闸门形式为液压弧形钢闸门，闸门宽12m，高5.3m。工作门启闭设备选用QHLY系列露顶式弧形闸门液压启闭机，启闭机容量为2×500KN，东、西闸各设一座液压站，即一站控制5孔闸门启闭。控制高程为：闸底高程11.70m，闸顶高程17.00m。水准基点高程22.252m。设计标准是50年一遇设计水位17.06m，设计流量2410m3/s；100年一遇校核水位17.89m，校核流量3300m3/s。改建后榆林庄闸为Ⅱ等工程，大(2)型水闸。
根据《水工建筑物观测工作手册》，“水工建筑物观测工作，可以及时反映工程实际运行状态，为搞好管理提供必要的资料，也有助于改进今后的设计、施工工作，是水利管理不可缺少的重要内容”[2]。根据《水闸技术管理规程》（SL75-2014），“水闸管理单位应建立完整的技术档案，定期进行资料整编,检查观测资料整编宜每年进行一次”[3]。为保证水闸运行安全，水闸管理单位要开展水闸观测和资料整编工作。
2 榆林庄闸观测设施及观测工作开展情况
2.1观测项目
榆林庄观测项目有：闸上下游水位、扬压力、垂直位移和水平位移。闸基扬压力渗流及闸肩绕渗流测压管水位观测,东西闸各12个，其中闸基扬压力渗流观测点有2个，闸肩绕渗流测压管水位观测点10个；垂直位移观测，东西闸各24个测点；水平位移观测东西闸各6个测点；闸上下游水位通过安设水尺和自记水位计观测。
2.2观测工作开展情况及要求
测压管水位观测：2014年试运行初期每周观测两次，现每十天观测一次，每个管每次观测两遍，取平均值，误差不大于1cm。
垂直位移观测：使用水准仪，按三等水准测量标准观测，2014年试运行初期每周观测一次，现每季度观测一次。
水平位移观测：活动觇牌法，在基准观测点架设全站仪，瞄准已知基准目标后，在基站观测员的指挥下，通过红蓝铅左右移动，用直尺量取水平位移数据。2014年试运行初期每月观测一次，现每季度观测一次。
闸上、下游水位观测：每日8时观测一次，汛期每日8时、16时各观测一次，洪峰过程每小时观测一次。
3 榆林庄观测成果整理
经过2014-2018年5年的水闸观测和每年的观测资料整编工作，为榆林庄闸运行状况分析提供了基础资料。综合分析2014—2018年常规观测数据资料，考虑到上、下游水位，水平位移，垂直位移和侧向绕渗是水闸地基稳定、运行状态的重要观测项目，因而从以上几项对历年资料进行全面分析。[4]此外，实测数据较为离散，处理工作量较大，故按规范要求，针对不同观测项目的特点，结合工程实际情况，选取有针对性的数据。[5]
表1 2014-2018年榆林庄闸上游水位特征值统计表
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表3 榆林庄闸水平位移年位移量统计表（单位：mm）
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表4 榆林庄闸垂直位移年位移量统计表（单位：mm）
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图1 榆林庄闸水平位移过程线
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图2 榆林庄闸垂直位移过程线
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图3 榆林庄闸测压管曲线图（东闸）
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图4 榆林庄闸测压管曲线图（西闸）
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图5测压管与上游水位关系图（东闸）
图6测压管与.png)
上游水位关系图（西闸）
4 榆林庄观测资料成果分析
4.1 水位
由表1和表2可知：
（1）2014年—2018年榆林庄闸上游年最高水位在15.70~17.37m之间，上游年最低水位在11.73~12.25m之间，上游年水位差在3.54~5.12m之间。
（2）2014年—2018年榆林庄闸下游年最高水位在13.94~17.35m之间，下游年最低水位在11.70~12.22m之间，下游年水位差在2.12~5.13m之间。
（3）近五年水位总体变化不大，最高水位出现在2016年，最低水位出现在2017年。
4.2 位移观测分析
由表3、表4和图1、图2可知：
（1）水闸位移观测频次为1次/季度，满足现行规范要求。
（2）水平位移最大值为9mm，出现在6#测点；最小值为-12mm，出现在14#测点。
（3）垂直位移最大值为10mm，出现在14#测点（2016年）；最小值为-8mm，出现在36#、37#、38#测点（2017年）。根据上游水位升降循环（汛期前后、汛期）与水闸垂直位移变化机理以及随时间变化累计垂直位移量过程线可知，水闸垂直位移基本以弹性变形为主，故出现正负交替现象。
（4）从总体来看，水闸位移监测值无明显规律，但比较每年位移变化量总体较小，符合水工建筑物沉降的一般规律，水闸位移正常。
4.3 测压管水位分析
由图3、图4可知：东、西闸闸墩测压管水位变化与上下游水位变化相关性较密切，变化趋势相符合。
由图5、图6可以看出，测压管运行情况正常，测压管水位与上游水位关系呈现正相关趋势，符合测压管水位与上游水位关系的一般规律。
5 小结
（1）受2016年“7.20”暴雨洪水影响，榆林庄闸最高水位达到17.37m，其余4年最高水位在15.70~15.79m之间波动，变幅总体较小，平均水位为16.08m。
（2）位移观测频次满足现行规范要求。水平位移变化量经逐年对比，水闸水平位移量总体较小，水闸水平位移无异常。垂直位移变化量经逐年对比，位移在规定范围，闸墩沉陷无显著变化。水闸运行情况良好，能正常发挥作用。
（3）测压管水位变化与上、下游水位变化趋势相一致，上下游水头差和上下游测压管水位差之间线性关系较明显，说明闸基防渗设施及排水设施工作状况良好;水闸基础保持平稳，测压管灵敏度能反映闸基扬压力和闸肩绕渗，通过分析结果为水闸的安全调度运用提供了理论支持。
参考文献：
[1]北京市水利规划设计研究院.北运河榆林庄闸改建工程设计说明书.
[2]水利电力部水利司.水工建筑物观测工作手册.
[3]SL75—2014水闸技术管理规程.
[4]章汉鸣.赵山渡大坝水闸水平位移观测数据的分析.
[5]王冬.董友龙.公静.彭家道口分洪闸垂直位移观测与资料分析.
论文作者:周亮
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/22
标签：位移论文; 榆林论文; 水位论文; 水闸论文; 测压管论文; 下游论文; 水平论文; 《工程管理前沿》2020年第2期论文;