西河閘樞紐為城市生態輸水服務的運用規則研究

趙東輝，吳 瓊，李棟樑，郭勝男，焦曉輝

（1.赤峰市三座店水庫管理局，內蒙古 赤峰 024039；2.海河水利委員會海河下游管理局，天津 300061；3.中國海洋石油服務股份有限公司船舶事業部塘沽作業公司，天津 300452）

1 工程基本情況

西河閘樞紐位于天津市西青區楊柳青鎮北，上距大清河、子牙河匯流處12 km，下距北運河與子牙河匯流處15 km，主要功能是攔控大清河、子牙河系洪水，使海河干流的水位、流量不超出安全值，保證天津市及津浦鐵路的安全，是天津市防洪的西大門，亦是引黃濟津和生態應急調水的重要通道。

西河閘樞紐始建于1958年，先后經歷了1963年特大洪水、1976 年唐山大地震和“96·8”洪水等考驗，為海河流域下游地區的防洪抗旱安全發揮了巨大作用。20世紀80年代，通過對西河閘等樞紐工程適當合理的調度運用，使得大清河下游洪水調度基本滿足3 個方面的要求：①確保天津市安全度汛；②爭取為東淀適時排水種麥創造條件；③爭取為北大港、團泊洼和獨流減河等工程蓄水創造條件。

為充分利用黃河秋冬季節用水淡季的水資源，西河閘樞紐于 1981、1982、2000、2002、2003、2004、2009、2010年秋冬季進行了8次引黃濟津輸水，累計輸水11億m3。

西河閘樞紐由西河節制閘（控泄流量為1 000 m3/s）、西河船閘（設計為一拖二駁1 500 t）和部分堤防組成。2003—2004 年，西河節制閘進行了除險加固，2006 年通過竣工驗收。西河船閘上閘首及上游堤防于2012年進行了除險加固，2014年竣工。除險加固后，西河節制閘、西河船閘和上游堤防作為天津市城市防洪圈的組成部分，達到了200 a 一遇防洪標準。

西河節制閘設計水位閘上6.413 m（1985國家高程基準，下同）、閘下4.833 m，設計流量1 100 m3/s，相應控泄流量1 000 m3/s；校核水位閘上6.913 m、閘下4.413 m，校核流量1 260 m3/s；反向運用時，控泄水位閘上-1.587 m、閘下0.913 m，控泄流量60 m3/s。

2 近年來為城市生態輸水服務情況

近年來，為緩解天津市水資源北多南少的局面、滿足天津市改善河湖水生態環境需求，西河閘樞紐通過引灤水源為北大港、團泊洼進行生態輸水，恢復北大港濕地、團泊洼濕地生態涵養功能，同時兼顧農業灌溉，為天津市南部嚴重干旱地區提供春播春耕用水，為滿足天津水生態環境和農業生產用水需求作出了有力保障。

北大港、團泊洼生態輸水路線為：將于橋水庫存蓄的引灤水，通過引灤渠道線路經大張莊泵站提升至新引河，經屈家店樞紐閘下引灤輸水涵洞轉入北運河，流入海河干流，經西河節制閘反向運用，流入靜海區黑龍港河港團河，最終注入北大港水庫、團泊洼水庫。

2016—2020 年，西河節制閘每年都反向運用為北大港、團泊洼進行生態輸水，累計輸水時長358 d，累計輸水量3.794 3億m3，詳見表1。

表1 西河閘樞紐為城市生態輸水服務情況統計

3 工程運用存在的關鍵點

（1）近年來，北大港、團泊洼生態輸水一般自10月下旬或11 月初開始，單次輸水時長超過40 d，正值北方冬季，需要采取措施保證冰期正常輸水。

（2）西河節制閘反向運用時，河道坡降比不利于河水自流，輸水線路通過沿途多個水利工程和泵站聯合運用實現通水，輸水期間需要密切關注水情、水勢，減少輸水損失；靜海區則應提前排查消除阻水點，保證輸水線路暢通。

（3）輸水期間大張莊泵站出水流量一般為20～25 m3/s，不超過西河節制閘反向運用控泄流量。但是需要注意，若遇線路不暢局部壅水，可能對工程造成損害。

（4）西河節制閘上下游右岸存在泥沙淤積。受上下游水情所限，西河節制閘多數時間處于關閉狀態，河道水流的自然流動性受到影響，削弱了河道的自凈能力。平時強降雨將地表中的土壤顆粒沖刷到河道中，形成了黏附力較強的淤泥。工程反向運用導致淤積情況加劇，河道的正常功能受到影響。

（5）由于輸水期間水位變動頻繁，西河節制閘下游右岸翼墻部分砌石表面砂漿脫落、砌石松動；漿砌石護坡存在裂縫，部分裂縫內部土壤流失。

4 反向控制運用規則

4.1 一般規則

（1）工程生態輸水反向運用應按上級主管部門的指令進行。在接到調度指令后，及時做好閘門運行準備工作，在指令規定的時間內調整好閘門；楊柳青水文站做好水文測報工作，過流時觀測水閘上下游流態，每日8、16 時進行測流，測流結果出來后及時上報。

（2）對上級主管部門的指令應詳細記錄、復核，執行完畢后，向上級主管部門報告，留存水閘操作運行記錄。

（3）為確保閘門運行安全、防止引起閘門共振和河底沖刷，在提閘前，根據上下游水位及提閘孔數，經西河閘水力調度系統軟件計算得出反向輸水流量，若反向運行流量超過設計控制指標運用時，應進行分析論證和安全復核，提出可行的運用方案，報經上級主管部門批準后施行。

（4）調度指令要求全力輸水時，根據工程現場上下游水位差、風向等影響因素，及時調整閘門開度，在確保工程安全及不出現倒流情況下，力求實現生態輸水流量最大化。

（5）加強和規范值班工作，按調度指令要求嚴格工程控制運用，做到閘門精細、科學運用。根據水文站實測流量，及時調整閘門開度，確保完成輸水任務。

（6）當水閘上、下游河道水體被污染和水閘保護范圍內有影響工程安全的活動時，應及時采取處理措施，并向上級主管部門報告。

（7）當來水水質不能滿足用水單位要求時，應向上級主管部門報告，并按上級部門指令減少流量直至停止輸水。

4.2 閘門操作流程

（1）接到上級主管部門水閘調度命令后，由單位主管領導和工程負責人簽發后，再由技術負責人執行調度命令。

（2）閘門操作條件為動水啟閉，運行方式為先啟升中間3、4 孔，再啟升2、5 孔，最后啟升兩側邊孔1、6孔；閉閘時與提閘順序相反。

（3）閘門反向運用時，啟閉閘的次序與正向運用相同，但更應注意防沖，盡可能小流量運行，流量不得超過60 m3/s，流速不得超過上游河道的不沖流速0.82～1.07 m/s。

（4）閘門啟升或關閉時，指揮人員和工作人員必須巡視閘門運行情況，發現異常狀況或漂浮物卡在閘門槽內應及時停止操作，待處理完畢后，再運行操作。

（5）為防止閘門橡膠止水撕裂，啟閉過程中需用水潤濕門槽方可啟動。

5 工程運行管理建議

5.1 加強冰期管理，確保運行安全

西河節制閘冬季采用2臺22 kW空壓機破冰，防止建筑物及閘門受冰壓力作用而損壞。冰凍期間啟閉閘門前，必須采取措施清除閘門周邊和運轉部位的凍結，確保在閘門附近無冰的情況下進行。啟閉閘門時，必須事先檢查閘門啟閉設備、止水、門槽及潤滑系統是否凍結，如有阻礙閘門啟閉現象，應立即予以清除，試動作后方能啟閉。解凍期間不宜輸水，如必須輸水，不能將全部閘門開啟，應將部分閘門提出水面或小開度輸水。

5.2 加強檢查觀測，遵守管理制度

根據本單位制定的水閘技術管理實施細則，著重在輸水前后、冰凍期起始和結束時，組織專業人員進行定期檢查，發現隱患、異常及時處理、上報；檢查內容全面，工程觀測規范，對工程、水文等重點部位做到全面掌控；記錄詳細規范，編寫檢查報告，并將檢查報告報上級主管部門備案。堅持全年閘門定期試運行制度，確保閘門在任何時期提得起、放得下、運行安全。

5.3 抓實頂層設計，打通關鍵環節

生態輸水涉及多個行政區域、單位和部門之間的協同聯動，輸水線路節點眾多。應由牽頭部門統籌考慮輸水任務、線路選擇和維護、河道清障清淤、水文測報、水費測算等事宜，建立溝通協調機制，召開聯席會議，明確職責分工，簽訂有關協議，確保輸水暢通。

5.4 夯實基礎工作，做好運行保障

楊柳青水文站做好輸水期間水文測報工作；水管單位提供人員和技術保障，如輸水期間遇節假日，需做好應急值守準備；技術人員隨時待命，對突發事件及時處置；充分利用河長制工作平臺，協調楊柳青河道清理隊定期清理河道淤泥，集中打撈水面漂浮物，確保河道暢通和輸水質量。

5.5 統籌規劃安排，精心維修養護

對工程隱患情況清楚，并登記造冊；工程隱患未處理前，應有安全應對措施，同時積極聯系有關技術支撐單位查找問題形成的原因，研究制定解決方法，編制相應的維修規劃以及實施計劃。在輸水期結束后，有計劃、分步驟地維修養護，發揮工程效益。