邢 亞，劉田田，陳晶晶，焦芳芳

（1.江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇 徐州 221006；2.江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210029）

水位信息是重要的水文要素，目前江河湖泊的水位遙測主要通過建設水位自記臺，并在自記臺內安裝水位裝置及遠程傳輸裝置來實現(xiàn)。水位觀測平臺連通管是水位臺測井同需監(jiān)測水體的連接通道。為使自記臺在低水位時仍能發(fā)揮作用，自記臺內連通管埋設高程通常較低[1]，這使得連通管在使用過程中經(jīng)常遇到淤積、堵塞問題，致使水位裝置無法正常運行。根據(jù)河道特性及連通管尺寸的不同，連通管一般5年內就會形成淤積。淤積后，水位計靈敏性將降低，甚至完全淤塞后，失去水位測量功能。連通管的淤積問題已成了現(xiàn)階段水位臺正常工作的最大障礙與最棘手問題[2]。

1 傳統(tǒng)清淤方法

傳統(tǒng)的連通管清淤方式為：（1）利用機械沖淤。即利用高壓水槍或者機械裝置向測井內的連通管口注水，該方法只能沖散連通管最里側的泥沙，對于清除連通管中部及管口處的泥沙，效果甚微。而連通管的淤積，往往是從連通管管口開始，所以本方法并不實用，且附帶振動功能的機械裝置，在工作時甚至可能對水位臺結構造成損壞；（2）低水位時設置施工圍堰，人工自管口清理連通管。該方法局限性大，代價較大，只適用于管徑大、管長較小的連通管，需在低水位進行，對于重要通航河道、非季節(jié)性河道、景區(qū)內的河道或者其他不適宜填筑圍堰的情況則無法使用，且圍堰的填筑和拆除都存在較大難度，若拆除不徹底，還存在淤積河道的可能；（3）人工進入測井清淤。該方法需要在低水位時進行，人工進入測井，使用勺子、鐵鍬等工具，由內向外將連通管內淤泥掏出，并裝在吊桶內，由他人配合將桶吊運上去。此方法受河道水位局限性較大，需在河干時進行，且效率較低，難度較大，不適用于連通管較長的情況[3]。

傳統(tǒng)的連通管清淤方法耗費大量人力和財力，施工工期較長，而且清淤不徹底，容易再次淤積。傳統(tǒng)方法對施工時水位等環(huán)境要求較高，需要填筑施工圍堰或者水利部門關閉閘壩并抽干水方可進行，嚴重影響水文正常測驗工作。對于不具備施工條件的情況，則無法施工，使水位臺失去水位獲取功能。針對淤積問題，水文人進行了各種探索，但都沒有從根本上解決，亟需一種便捷、經(jīng)濟、高效、可大面積推廣的連通管清淤方法來改變這一現(xiàn)狀。

2 新型沖淤設備

江蘇省水文水資源勘測局徐州分局致力于水文測報方式改革，為解決連通管淤積這一難題，在多次試驗的基礎上制作出一種自記臺連通管的沖淤設備，并在林子水文站試驗成功。該設備自下而上由不銹鋼蝶閥、傳動軸、傳動扳手等部件組成，需與便攜式抽水泵配合使用。該設備的安裝需在自記井內連通管管口根據(jù)蝶閥尺寸預埋螺栓以固定蝶閥，在自記井內壁間隔豎直向上布置固定栓以固定傳動軸和傳動扳手。在林子水文站建設時，江蘇省水文水資源勘測局徐州分局已將該沖淤設備預先安裝在自記臺的自記井內。其中，蝶閥位于自記井內連通管管口，蝶閥是用圓盤式啟閉件往復回轉90°左右來開啟、關閉或調節(jié)介質流量的一種閥門。蝶閥不僅結構簡單、體積小、重量輕、材料耗用省、安裝尺寸小、驅動力矩小、操作簡便、迅速，并且還可以同時具有良好的流量調節(jié)功能和關閉密封特性。廣為使用的蝶閥一般傳動軸較短，本設備在成品蝶閥的基礎上進行改進，延長傳動軸。傳動軸豎直向上布置，固定在自記井內壁，傳動扳手位于傳動軸上部，距離自記井井口約1 m。在設備未啟用時，蝶閥處于完全打開狀態(tài)，設備各部件都位于測井井蓋之下，不會影響正常的水文測報。整套設備造價遠小于傳統(tǒng)清淤方法，并可重復多次使用，便攜式抽水泵更是可以多處使用。

該設備的工作原理為：通過傳動扳手關閉蝶閥，隔斷自記井與河道水體，向自記井內注水形成高水頭差，隨后打開蝶閥，利用水頭差將連通管內淤泥排出。

3 應用實例

林子水文站位于江蘇省徐州市邳州邳蒼分洪道西泓右岸，于2015年7月建成并投入使用，為當?shù)靥峁┧姆?。該水位臺測井為預制鋼筋混凝土管，直徑1.6 m，連通管為內徑28 cm的鋼質管，從管口至自記臺內壁長約10 m，由于連通管進水口高程設置為22.50 m（1985黃海高程），與河底高程相同，加之該河段泥沙含量較大，導致該水文站在運行2年后出現(xiàn)水位變化的信息傳輸嚴重滯后的現(xiàn)象。經(jīng)水文專家分析后，一致認為該水位自記臺連通管已被泥沙淤積，目前尚未淤積完全，如不采取措施，該連通管將很快被完全淤積。

為解決這一問題，2017年7月28日，江蘇省水文水資源勘測局徐州分局組成清淤小組，攜帶便攜式柴油抽水泵等設施赴林子水文站進行清淤，當日邳蒼分洪道西泓水位為25.75 m。

試驗前，將自記臺內水位計等設備取出。試驗時，先通過轉動沖淤設備的傳動扳手將蝶閥閥門封閉，阻斷自記井與邳蒼分洪道西泓水體的連接，隨后將抽水泵接上水管至自記井，并向自記井內注水，在自記井內形成高水頭。清淤小組仔細觀察記錄著試驗過程。持續(xù)注水8 min后，測井內水位約達到自記臺平臺1 m以下，即高程29.60 m。此時連通管處壓強計算式[4]為：

P=ρ×g×h=1000 kg/m3×9.8N/kg×（29.60-25.75）m=37730 Pa

式中：ρ為水的密度；g為重力加速度；h為水深。

連通管內徑280 mm，連通管共受到壓力為：

F=p×m=37730×0.14×0.14×3.14=2322 N

隨后，立即打開預設的傳動扳手釋放水頭差，自記井內水位迅速下落，在數(shù)秒內降至正常水位。通過水位差形成的高壓強，在閥門打開的瞬間形成了大流速水流，水流混合著連通管內淤積的泥沙，由連通管噴射而出，在水面上可以清楚地看到?jīng)_淤形成的渾水區(qū)，表明清除了整根連通管內滯留的泥沙，試驗效果良好，達到預期目標，整個沖淤過程僅用時20 min。

4 結論

通過實踐表明，該設備將極大地解決現(xiàn)階段水位臺最令人困擾的問題，更好地發(fā)揮水位臺在水文測報中的作用，增強水文行業(yè)水文測報能力，且相比于傳統(tǒng)清淤方式動輒幾萬的清淤費用及數(shù)日的清淤時間，該設備既簡便快捷又經(jīng)濟高效，不受工作環(huán)境限制，工作無安全隱患，在稍加完善升級后，值得全面推廣。目前，該設備已應用于淮河流域馬蘭閘、官莊閘等省界斷面水資源監(jiān)測站網(wǎng)建設江蘇徐州部分工程。