李毅，张文珍，倪国安

（江苏省淮阴第二抽水站管理所，江苏淮安 223001）

1 研究背景

江苏省淮阴第二抽水站管理所位于淮安市区西南头河与二河堤交汇处的二河东堤堤脚下，地理位置为东经118°58′，北纬33°33′。工程是南水北调东线应急工程之一，属于江水北调三梯级泵站，承担向洪泽湖和淮北地区补水的任务。设计流量100 m3/s，设计扬程4.4 m。淮阴二站站身剖面图如图1 所示。

图1 淮阴二站站身剖面图

2 目前已有安全监测情况

目前淮阴第二抽水站安全监测项目主要包括现场检查和表面变形监测2 种方式。

现场检查[1]是最直接、最方便的检查建筑物安全运行的方法，采用观察或借助简单工具，通过建筑物外观展示出来的异常现象推断建筑物内部存在的问题。但这种方法对于检查人的经验要求较高，责任心要求较高。现场检查又可以详细分为日常检查、定期检查和专项检查3 种形式，如表1 所示。

表1 现场检查

泵站表面变形监测是目前大多数基层闸站管理所所能够独立完成的重要的观测项目[2]，是用以判断泵站正常工作的基本条件，淮阴第二抽水站表面变形监测情况如下。

工程观测结果[3]：从淮阴二站2002 年5 月至2021年3 月28 日观测数据来看，淮阴二站工程总体上呈上浮趋势，经初步分析为近年长期干旱，上下游水位较往年偏低，受机组长期连续开机运行影响[3]。

从近年的河道断面比较图上可以看出，间隔冲淤量变化不大，上下游引河内无明显变化。

水下检查[4]：上游引河长290 m，显示拦污栅附近底板淤积量少，10 cm 左右，已清理。其他位置底板部分存在淤积，淤积厚度30～50 cm，靠近边坡淤积量较厚，河道中间淤积量相对较少，淤积物主要是树枝、生活垃圾等。下游引河长510 m，显示检修闸门槽附近底板淤积量较少，10 cm 左右，已清理。其他底板部分存在淤积，淤积厚度40～100 cm，靠近边坡淤积量较厚，河道中间淤积量相对较少，淤积物主要是树枝、生活垃圾等。

3 监测自动化方案探讨

由于每座泵站在建筑物结构、运行工况和工程环境等方面有着较大差异，仅依据工程等级划分来进行监测项目设置和监测点布置有时难以完全达到安全运行监测的目的[5]。内部监测采用埋设仪器的方式来实现，相比外部监测更易于发现泵站异常。因此以提高水工建筑物安全为目的，在人工巡查、表面变形监测基础上增加内部监测，一般监测项目包括渗流、应力应变和温度以及环境量等。

本文针对淮阴第二抽水站泵站工程基本情况，对水平位移量、扬压力、伸缩缝方向的水工建筑物内部变形监测进行初步分析探讨。

3.1 水平位移监测

常用的水平位移监测采用方法是垂线法和引张线法[6]。针对淮阴第二抽水站等大型泵站工程，本文采用光电式引张线仪进行说明分析。

引张线法通过测量安装仪器的部位与引张线线体之间的相对位移，反应待测部位与引张线线体两端点的水平位移变化，这种方法主要有测量直观以及精度较高和能够进行人工测量等优点。

光电式引张线仪工作原理是光电式引张线仪采用非接触光电感应原理，如图2 所示。由一组平行光束将引张线线体投影至光电耦合器件CCD 上，CCD 将光信号转换成电荷量输出，经数字信号处理可以得到线体相对于坐标仪位置的物理值。测出不同时间的物理值变化，即可获得坐标仪相对线体水平方向的位移变化。

图2 引张线法原理图

针对淮阴二站这种大型泵站工程，前期方案设计安装6 台设备，主要对底板、翼墙、清污机桥等建筑物进行监测。

光电式引张线仪采用AC220 V 供电，测量值采用RS485 现场总线输出数字信号。多个坐标仪可采用如图3 所示的方式连接，构成现场网络。

图3 现场网络图

通过安装引张线仪，淮阴二站的监测项目数量增加，得到的监测数据也将累积得越来越多。通过构建现场网络，将监测数据直接存入数据库，通过数据处理系统对集中的数据进行处理，利用信息技术从大量数据中发现新的规律，从而提高建筑物前期施工和运行维护的水平。

3.2 扬压力监测

渗流监测是水工建筑物安全监测的重要项目[1]，渗流监测由扬压力和渗透压力（坝体、坝基扬压力）、渗漏量（包括坝基渗漏量和坝体渗漏量）等部分组成。本文针对淮阴第二抽水站工程具体情况着重探讨扬压力监测部分。

渗压观测方法包括测压管法以及埋设渗压计法。目前管理单位埋设有测压管，满足DB32/T 1713—2011《江苏省水利工程观测规程》要求。多年运行发现测压管法具有可人工比测和仪器可更换等优点，但是也有容易存在多年运行后出现测压管管中泥沙淤积、孔口破坏和测值读数不准确等缺点。针对这种情况，考虑增加渗压计，进一步对水工建筑物安全进行监测。

渗压计在具体选用时根据淮阴第二抽水站工程等级及规程、泵站结构等情况分析，初步确定采用振弦式渗压计，使用钻孔埋设方式，直径选择108 mm。

同时，渗压计的连接电缆应以软管套护，并辅以铅丝与测头相连。埋设时，应自下而上依次进行，并以中粗砂封埋测头。埋设过程中注意仪器设备的保护，同时考虑防雷及接地等问题。

渗压计的增加能够有效弥补测压管目前存在的不足，提高自动化监测精准度，增加泵站监测数据，为泵站运行安全提供第一手资料。

3.3 伸缩缝监测

目前淮阴二站工程缺少裂隙监测方面内容，在裂隙初期并无察觉，待发现时已经影响运行安全。针对监测项目缺失的情况，考虑增加裂缝监测项目，通过埋设安装测缝计进行监测，淮阴第二抽水站工程初步确定采用振弦式测缝计。

针对大型泵站的安全运行要求，后期还可以考虑对测缝计进行改造，经改装加工部分配套附件可组成多点位移计、基岩变位计以及表面裂缝计等测量多方面内容的仪器。

4 结语

水工建筑物的安全风险[7]是在不断动态变化过程中的，它与泵站所担负的供排水任务以及上下游地区发展和区域环境要求、调度应急方案、救灾设备等多种因素相关，利用安全鉴定材料以及常规运行检查资料对建筑物进行系统的安全风险评估，对提高运行效益有着十分重要的意义。