利用船閘輸水廊道應(yīng)急泄洪的實(shí)踐與探索

孫新橋 盧勝利 劉仲良 伊光龍

摘 要：鄧樓船閘位于山東省濟(jì)寧市梁山縣韓崗鎮(zhèn)司垓村新湖區(qū)大堤，是自梁濟(jì)運(yùn)河河道穿越東平湖新湖區(qū)大堤進(jìn)入柳長(zhǎng)河河道的通航船閘，是連接?xùn)|平湖與南四湖的紐帶。因上游東平湖水位持續(xù)超警戒水位，山東水運(yùn)發(fā)展集團(tuán)有限公司濟(jì)寧分公司在接到上級(jí)相關(guān)部門(mén)協(xié)助泄洪的通知之后，通過(guò)科學(xué)論證分析，打破常規(guī)運(yùn)行模式，合理利用船閘輸水廊道實(shí)施應(yīng)急泄洪，歷史上首次實(shí)現(xiàn)了東平湖水通過(guò)船閘向南四湖分洪，有效減輕了東平湖防洪壓力，保障了湖區(qū)及沿岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：船閘;泄洪;輸水廊道;閘閥門(mén)

中圖分類(lèi)號(hào)：692? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）12-0034-02

鄧樓船閘2012年5月正式開(kāi)工建設(shè)，2015年7月建設(shè)完成，總投資5.19億元，為II級(jí)船閘，船閘閘室有效尺度為234mX23mX5m，鎮(zhèn)靜段長(zhǎng)4m，設(shè)計(jì)水頭3.3m，門(mén)檻水深5m，上游距東平湖湖口八里灣船閘22公里，下游連通梁濟(jì)運(yùn)河，距長(zhǎng)溝船閘32公里。

2021年9月下旬以來(lái)，受連續(xù)降雨和大汶河流域來(lái)水影響，東平湖水位持續(xù)上漲，連續(xù)多日超警戒水位。因黃河山東段水位持續(xù)高位，東平湖湖水無(wú)法向黃河泄洪，嚴(yán)重威脅周邊人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，尋找新的泄洪通道、盡快將湖水降到警戒水位以下勢(shì)在必行。

1方案擬定

山東水運(yùn)發(fā)展集團(tuán)有限公司濟(jì)寧分公司在接到上級(jí)相關(guān)部門(mén)協(xié)助泄洪的通知之后，立即組織對(duì)船閘現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工況進(jìn)行檢查，通過(guò)科學(xué)論證分析，結(jié)合船閘建筑結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)施情況，現(xiàn)場(chǎng)擬定了三種泄洪方案。

1.1方案一：正常運(yùn)行操作模式下利用輸水廊道泄洪

在正常程控運(yùn)行模式下，進(jìn)行漲水消水操作，先提升上游閥門(mén)，待閘室漲水與上游水平后，開(kāi)啟下游閥門(mén)進(jìn)行消水，消水完畢后關(guān)閉下游閥門(mén)，依次循環(huán)操作，達(dá)到泄洪的目的。此操作方案優(yōu)點(diǎn)是安全，對(duì)船閘機(jī)構(gòu)及設(shè)備影響小;缺點(diǎn)是效率較低。此方案泄洪流量約10M3/S。

1.2方案二：應(yīng)急操作模式下利用上下游輸水廊道泄洪

在應(yīng)急操作模式下，將上、下游閥門(mén)同時(shí)保持提升狀態(tài)，形成上游—閘室—下游三級(jí)水位落差，洪水通過(guò)上游航道→上游廊道→閘室→下游廊道→下游航道，利用船閘輸水廊道泄洪。此方案優(yōu)點(diǎn)是效率高;缺點(diǎn)是對(duì)船閘結(jié)構(gòu)及設(shè)備有一定影響。此方案泄洪流量約50M3/S。

1.3方案三：應(yīng)急操作模式下利用上游輸水廊道及下游閘門(mén)泄洪

在應(yīng)急操作模式下，將上游閥門(mén)提起，同時(shí)打開(kāi)下游閘門(mén)，形成上游—下游兩級(jí)水位落差，洪水通過(guò)上游航道→上游廊道→閘室→下游航道，利用上游輸水廊道及下游閘門(mén)泄洪。此方案優(yōu)點(diǎn)是效率較高，缺點(diǎn)是對(duì)船閘結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)施沖擊較大。此方案泄洪流量約70M3/S。

2 分析論證

鄧樓船閘上、下游水位差約1.7米，常規(guī)方案①單次漲水泄水過(guò)程約需15分鐘，單次泄水量約9000M3，折合泄洪流量約10M3/S，此方案運(yùn)行效率低，遠(yuǎn)不能滿足緊急情況下的泄洪需求，需要更高效的泄洪方案路徑。因?yàn)榇l水工建筑、閘閥門(mén)在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)未考慮泄洪功能，閘門(mén)運(yùn)行為靜水啟閉，且上、下游閘閥有互鎖功能，所以方案②、③中利用輸水廊道、閘閥門(mén)的常開(kāi)功能提升泄洪能力具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。利用輸水廊道及閘閥門(mén)控制實(shí)現(xiàn)泄洪，需要進(jìn)行充分的科學(xué)論證。為此，我們對(duì)泄洪過(guò)程中涉及的相關(guān)設(shè)施進(jìn)行了分析論證。

2.1對(duì)通航建筑物的影響

鄧樓船閘設(shè)計(jì)水頭3.3米，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水頭1.7米，泄洪時(shí)水流對(duì)輸水廊道、閘門(mén)砼結(jié)構(gòu)、閘首結(jié)構(gòu)等水工建筑沖刷力為設(shè)計(jì)水頭的51.55%，正常運(yùn)行模式下，漲水、泄水時(shí)間約5～8分鐘且沖刷力逐漸減弱，而應(yīng)急泄洪情況下一直保持較強(qiáng)的沖刷力，受力時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2對(duì)閥門(mén)及啟閉機(jī)的影響

閥門(mén)及門(mén)槽承受正向水壓在設(shè)計(jì)水頭范圍之內(nèi)，故動(dòng)水流壓力對(duì)閥門(mén)結(jié)構(gòu)影響不大，但與正常輸水間歇承受沖刷不同，泄洪需承受持續(xù)的沖刷力，對(duì)閥門(mén)止水部件可能造成一定的損傷。啟閉機(jī)工況與常規(guī)運(yùn)行操作相比，區(qū)別在于關(guān)閉閥門(mén)時(shí)為動(dòng)水操作，一般情況下閥門(mén)關(guān)閉采用利用門(mén)體自重進(jìn)行自落，也可利用液壓操作進(jìn)行強(qiáng)落關(guān)閉，可以滿足緊急情況下截?cái)嗨?。另外，因泄洪時(shí)閥門(mén)需長(zhǎng)時(shí)間處于提升狀態(tài)，閥門(mén)啟閉機(jī)有桿腔始終處于保壓狀態(tài)，長(zhǎng)期運(yùn)行可能加速啟閉機(jī)及相關(guān)閥組件密封元件的老化，縮短使用壽命。

經(jīng)過(guò)充分技術(shù)分析，利用輸水廊道、閘閥門(mén)控制實(shí)現(xiàn)泄洪雖然對(duì)船閘水工建筑物、設(shè)備設(shè)施存在一定的影響，但在特殊緊急情況下能承受此項(xiàng)工作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，完成分泄東平湖洪水任務(wù)，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。公司決定優(yōu)先采用方案②進(jìn)行泄洪，同時(shí)，觀察泄洪能力及對(duì)設(shè)備設(shè)施的影響，根據(jù)上游來(lái)水情況，如需進(jìn)一步提升泄洪能力，考慮啟用方案③。

3 安全技術(shù)措施

為保證泄洪期間的運(yùn)行操作安全，根據(jù)船閘運(yùn)行操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們制定了采用不同方案下的安全技術(shù)措施和操作規(guī)程。

（1）方案①和方案②均應(yīng)在應(yīng)急操作模式下進(jìn)行，在應(yīng)急操作模式下，由專(zhuān)業(yè)設(shè)備技術(shù)人員對(duì)上、下游閉鎖進(jìn)行屏蔽，使閘門(mén)、閥門(mén)均具備單獨(dú)操作的功能，確保應(yīng)急條件下能夠完成獨(dú)立操作。

（2）方案②的操作順序?yàn)樵谔衢y泄洪時(shí)先提升下游閥門(mén)，再提升上游閥門(mén);停止泄洪時(shí)先關(guān)閉上游閥門(mén)，后關(guān)閉下游閥門(mén)。

（3）方案②切換至方案③的注意事項(xiàng)：①在開(kāi)啟下游閘門(mén)前，先關(guān)閉上游閥門(mén)，待閘室內(nèi)水位與下游水位持平，無(wú)水流波動(dòng)后再開(kāi)啟下游閘門(mén)。②開(kāi)啟下游閘門(mén)時(shí)要一人指揮，兩人現(xiàn)場(chǎng)操作，兩人在下游左、右機(jī)房控制柜按指令同時(shí)操作，指揮與操作人員要熟悉按鈕位置及功能，確保指令及操作無(wú)誤。③要根據(jù)閘門(mén)運(yùn)行軌跡及時(shí)調(diào)整閘門(mén)速度，閘門(mén)在啟動(dòng)及將要到位時(shí)速度要慢，確保設(shè)備安全。④待閘門(mén)開(kāi)到位后，將下游閥門(mén)關(guān)閉到位。⑤在停止泄洪時(shí)，操作順序同上，即先關(guān)閉上游閥門(mén)，再關(guān)閉下游閘門(mén)，注意事項(xiàng)相同。

4 安全組織措施

分公司根據(jù)泄洪工作任務(wù)安排，成立了主要領(lǐng)導(dǎo)任指揮長(zhǎng)，分管領(lǐng)導(dǎo)任副指揮長(zhǎng)，分公司有關(guān)部室、船閘運(yùn)行經(jīng)理任成員的船閘泄洪工作指揮部，全面調(diào)度指揮泄洪工作，根據(jù)泄洪指令，調(diào)整泄洪方案。指揮部下設(shè)運(yùn)行組、設(shè)備組和后勤組，實(shí)行24小時(shí)值班值守，確保泄洪工作安全順利進(jìn)行。運(yùn)行組：負(fù)責(zé)時(shí)刻關(guān)注水位變化，每小時(shí)報(bào)告一次水位;密切觀察上下游護(hù)坡、堤岸情況，如有異常及時(shí)報(bào)告;加強(qiáng)泄洪時(shí)的安全宣講，保障泄洪時(shí)沿岸群眾、船舶安全。設(shè)備組：負(fù)責(zé)設(shè)備操作，保障設(shè)備安全;加強(qiáng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備設(shè)施的巡視，保持設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定;及時(shí)排除設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障。后勤組：負(fù)責(zé)泄洪期間的后勤保障、宣傳等工作。

5 實(shí)施效果

通過(guò)技術(shù)論證、精心準(zhǔn)備和周密安排，鄧樓船閘按照調(diào)度指令于10月3日下午14時(shí)按照方案②開(kāi)始泄洪，經(jīng)水文部門(mén)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)流量達(dá)到48M3/S，基本達(dá)到預(yù)期效果，至10月7日16時(shí)累計(jì)運(yùn)行87.5小時(shí)，共泄洪1512萬(wàn)M3;10月7日13時(shí)，因東平湖水位持續(xù)升高，我公司根據(jù)調(diào)度指令，計(jì)劃啟用方案③泄洪，10月7日16時(shí)起，成功完成模式切換，按照方案③運(yùn)行，水文部門(mén)測(cè)定實(shí)時(shí)流量達(dá)到72M3/S，隨著泄洪流量加大，東平湖水位逐漸趨于平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。截至10月11日16時(shí)，已累計(jì)運(yùn)行183.5小時(shí)，完成泄洪4000.32萬(wàn)M3。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）通過(guò)綜合科學(xué)性分析論證，并制定相關(guān)技術(shù)和組織措施，打破了常規(guī)思維，創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了船閘的應(yīng)急泄洪功能。

（2）通過(guò)實(shí)踐觀察，在特殊緊急情況下且水頭不高時(shí)，利用船閘輸水廊道、閘閥門(mén)設(shè)施應(yīng)急防汛泄洪是可行的。

（3）在本次泄洪任務(wù)完成后，我們要對(duì)船閘水工建筑物、閘閥門(mén)金屬結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行一次全面檢查和安全評(píng)估，特別是要評(píng)估泄洪對(duì)船閘結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)施的影響程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，保障船閘正常運(yùn)行。

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