于曹節制閘運行中存在問題及解決措施分析

牛廣偉

（安陽市河道事務中心，河南 安陽 455000）

1 工程概況

洹河景觀建設于曹節制閘（以下簡稱于曹閘）工程位于漳衛南運河水系衛河支流洹河安陽市區京港澳高速橋下游（洹河導線樁號34+720處），設計過閘流量2 300 m3/s，為大（2）型工程，主要有節制閘、船閘及配套管理設施，預留船閘位置。于曹閘閘室共7 孔，每孔設2 扇閘門（大門及小門），閘門尺寸為10.64 m×7.9 m，其中大門門葉高4.8 m、小門門葉高3.1 m，采用雙扉式平面鋼閘門，以液壓啟閉機操作，大門啟閉機采用QPPY-2×1 000 kN，小門啟閉機采用QPPY-2×500 kN。于曹閘工程建成投入運行后，不僅提高了市區防洪減災能力，同時補充了地下水，并形成16.67 hm2的連續水面，打造出“水清、岸綠、景美、游暢”的城市水系景觀，改善了生態環境，塑造了宜居環境，促進了安陽市旅游業的發展，對建設秀美宜居城市起到積極的推動作用。但是，于曹閘在多年的工程運行過程中出現了一些問題，導致其不能正常運行，每年汛期給洹河防洪造成安全隱患，嚴重影響了安陽市區防洪安全。

2 于曹閘運行過程中存在的主要問題

2.1 傳感器測量不能正常工作，造成閘門無法正常啟閉

于曹閘采用液壓式啟閉閘門，液壓啟閉機具有結構簡單、體積小、動力強、能避免過載、工作安全等優點。液壓式啟閉機主要由液壓系統和液壓缸組成，配套設施有閘門監控系統、視頻監控系統、電氣設備、照明及防雷接地等。閘門監控系統主要靠傳感器測量閘墩兩側閘門啟閉高度，當閘墩兩側傳感器測量值相對差值超過30 mm 時，閘門啟閉裝置啟動自動保護，啟閉機自動停機，以保證閘門及節制閘的安全。液壓啟閉機傳感器采用靜磁柵式位移傳感器，由磁柵尺和探測桿兩部分組成。其中，探測桿為不銹鋼方管，探測桿內是精心布置的磁柵源編碼整列，它包含游微分測微信息和段地址編碼信息，使磁柵尺解析出油缸位移的絕對編碼，將傳感器位移信號傳輸到閘門開度顯示控制器上。靜磁柵式位移傳感器位于閘門兩側處橋墩外側。在于曹閘正常蓄水時，大、小閘門均處于關閉狀態，河水從閘門頂部泄流，順河流下的樹枝、水草、垃圾等雜物從閘門頂部直泄沖撞安裝在閘門下側的磁柵尺、探測桿及信號傳輸線，從而使其發生位移、錯位、彎曲、損壞、沖丟，信號傳輸線沖斷導致不能測出數據、測量數據不準確或信號不能傳輸到控制系統，造成液壓啟閉機無法正常工作，尤其是進入汛期，當洹河上游發生強降雨，洪水過流時從上游沖下來的樹木、垃圾等雜物極易撞擊磁柵尺、探測桿及信號傳輸線，影響于曹閘的安全運行。2016 年7 月19 日，安陽市遭遇自有氣象記錄以來的最強降雨，平均降雨量318.1 mm，24 h最大降雨量達697 mm，降雨頻率達到1 000 a 一遇，洹河水位漲勢迅猛，18 時20 分起漲水位67.51 m、流量13.2 m3/s，到 23 時 30 分達到洪峰水位 75.66 mm、洪峰流量1 990 m3/s，整個漲水過程5 h水位上漲7.15 m，從上游沖下來的樹木不但將于曹閘閘室堵塞，導致洪水不能順利下泄，而且將液壓啟閉機磁柵尺和探測桿撞毀或沖走，導致傳感器測量不能正常工作造成閘門無法正常啟閉，于曹閘運行癱瘓，給洹河防洪泄洪帶來重大安全隱患，嚴重影響了安陽市區的防洪安全。

2.2 透水性地層繞滲，造成翼墻位移

于曹閘地處洹河沖積平原，地勢較為開闊平坦，場地屬于沖積平原地貌。閘址左岸為深淺不一的級配不良中等透水性砂層地層，滲透系數為4.83×10-3～6.64×10-3cm/s；右岸為弱透水性的低液限黏土土層，滲透系數為 1.85×10-5～8.52×10-5cm/s。由于閘址兩側地層差異較大，建閘時僅對閘址處及上游鋪蓋段級配不良的中等透水性砂層地層進行了換填土水平防滲處理。由于節制閘上游翼墻和老堤之間存在側向繞滲，翼墻后回填土在非汛期正常蓄水時處于飽和土狀態，墻后土壓力增大，閘下游水位與上游水位相差較大，下游翼墻前后受力不均。沉降位移監測發現，非汛期正常蓄水運行時，左岸下游翼墻向河槽一側傾斜，位移偏移值最大達20 mm；汛期閘門全開時，上、下游水位基本相同，位移偏移值能減小3～5 mm。翼墻持續發生偏移將對翼墻墻體結構產生損害，縮短建筑物使用年限，對閘體安全造成不利影響。

2.3 液壓輸油管路長，導致滲漏油及液壓壓力損失

于曹閘中央控制室布置于節制閘閘體右側50 m處，由液壓機房、控制室、配電房三部分組成，其中配有4 套液壓設備及控制設備。由于控制設備和液壓設備距閘門距離較遠，液壓輸油管路長達130 m。所以，在運行過程中存在以下問題：①啟閉壓力損失較大，達不到閘門啟閉壓力最小值1 000 kN（500 kN），使閘門不能在設定時間完成啟閉工作，每扇閘門平均啟閉時間為15 min，離控制室液壓油站距離越遠所需啟閉時間越長，特別是最左側的1 號閘門啟閉時間長達25～30 min，在突遇洪水等緊急情況下需快速提升閘門時帶來不利影響；②管道過長，接口較多，使得輸油管道易發生堵塞、滲漏，需不斷補充液壓油，不僅嚴重影響閘門正常啟閉，而且造成運行維護成本的增加，同時輸油管道的滲漏也對洹河下游河道生態環境造成污染破壞。

3 解決措施

3.1 改裝傳感器，并移至閘墩臨水處新開鑿凹槽內

于曹閘閘門選用的靜磁柵式位移傳感器安裝在閘門兩側橋墩的外部，為防止啟閉機工作時受到水中的樹木、垃圾等漂浮物撞擊磁柵尺和探測桿，從而使其發生位移、錯位、彎曲、損壞，導致不能測出數據或測量數據不準確，造成液壓啟閉機無法正常工作，影響于曹閘正常運行。為此，可以將磁柵尺和探測桿形狀由矩形改裝成半圓柱形，或者在安裝靜磁柵式位移傳感器的閘墩臨水處從上到下開鑿一矩形凹槽，將磁柵尺和探測桿移至凹槽內，減小或防止樹木、垃圾等漂浮物撞擊，以保障靜磁柵式位移傳感器正常工作，同時又便于檢修，可以降低運行維護成本、保持水閘美觀，確保于曹閘正常運行和防洪安全。

3.2 減緩翼墻位移，采取“上截下排”措施

由于于曹閘左岸繞滲造成其翼墻在汛期與非汛期的位移情況，根據河南省豫北水利勘測設計院印制的《洹河景觀建設于曹閘工程地質勘察報告》，并綜合沉降位移監測實際情況和場地地層情況，可以采取“上截下排”措施減緩翼墻位移：①在左岸上游翼墻和河道老堤防之間的級配不良中等透水性砂層進行垂直帷幕灌漿，阻斷滲水途徑；②在左岸上游翼墻后增設混凝土刺墻至老堤防，延長滲徑，減小繞滲量；③加強對下游翼墻上布設的排水孔維護，確保排水暢通，減小土壓力。

3.3 移建液壓泵站房于節制閘主體建筑兩側

于曹閘液壓泵站和水閘主體相距較遠，所以鋪設管道線路較長。在控制閘門的啟閉過程中，因液壓油路管道鋪設線路過長、接口較多，且易滲漏液壓油，所以會造成閘門啟閉壓力損失較多，使閘門不能正常啟閉的問題。根據閘址現狀布置情況，可將液壓泵站與控制系統分開設立。在水閘主體建筑兩側新建2 座液壓泵站房，各設2 套泵站，可縮短液壓油管路長度，減少管道接口，減少滲漏油和啟閉壓力損失。并在檢修橋內液壓管路布設處增設油液回收裝置，集中回收后加以處理再利用，避免對下游河道生態環境造成破壞，降低運行維護成本。

4 結語

于曹閘的建成運行在安陽市景觀提升和防洪保安工作中發揮了極大的作用。因此，要加強于曹閘運行管理，嚴格按照操作規程進行日常檢查、監測、操控，在汛期或遇到特殊情況時需加大檢查、監測頻數，以便及時發現問題、解決處理問題，確保于曹閘正常安全運行。