淺析影響平原河網(wǎng)地區(qū)感潮河段水閘下泄流量的成因及對(duì)策
——以太浦閘為例

迮振榮 李　寧

（太湖局蘇州管理局，江蘇蘇州 215011）

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淺析影響平原河網(wǎng)地區(qū)感潮河段水閘下泄流量的成因及對(duì)策
——以太浦閘為例

迮振榮 李寧

（太湖局蘇州管理局，江蘇蘇州 215011）

【摘 要】本文以太浦閘為例，分析影響平原河網(wǎng)地區(qū)感潮河段水閘下泄流量的成因，并通過成因分析采取相應(yīng)的對(duì)策，有效提高水閘流量控制的準(zhǔn)確性，減小設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)量，可為平原河網(wǎng)地區(qū)感潮河流的水閘運(yùn)行提供參考。

【關(guān)鍵詞】太浦閘；平原河網(wǎng)；流量

1 基本情況

1.1 太浦閘工程概況

太浦閘工程位于蘇州市吳江區(qū)境內(nèi)的太浦河進(jìn)口處，西距東太湖約2km，是太浦河排泄太湖洪水及流域水資源調(diào)度的控制性建筑物，在太湖流域防洪、供水和改善太浦河下游地區(qū)水質(zhì)中發(fā)揮重要作用。該閘于1959年10月建成，2012年9月—2014年9月拆除重建，由水利部太湖流域管理局調(diào)度運(yùn)行。

太浦閘共10孔，每孔凈寬12m，底板高程-1.50m（鎮(zhèn)江吳淞基面，下同），設(shè)計(jì)流量985m3/s，近期設(shè)閘檻堰頂高程0.00m，設(shè)計(jì)流量784 m3/s，采用平面直升鋼閘門配卷揚(yáng)式啟閉機(jī)?？紤]通航功能，將南側(cè)邊孔設(shè)置為套閘。

太浦閘工程主要任務(wù)是防洪、泄洪與向下游地區(qū)供水。

1.2 流量測(cè)量

太浦河貫穿江蘇、浙江和上海，不同區(qū)域?qū)τ谙滦顾康男枨蟛煌瑢?duì)太浦閘的調(diào)度運(yùn)行、精確控制工程實(shí)際泄量提出了更高要求。

太浦閘地處平原河網(wǎng)地區(qū)，河底比降小（約十萬分之一），水位落差?。?0cm以下），且受黃浦江潮汐影響，造成原設(shè)計(jì)時(shí)用來計(jì)算太浦閘下泄流量的公式不適用，理論計(jì)算流量與實(shí)測(cè)流量存在較大誤差。管理單位依據(jù)多年實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)來復(fù)核水位—流量關(guān)系曲線時(shí)，發(fā)現(xiàn)流量數(shù)據(jù)離散性太大，基本夠不成曲線關(guān)系，無法率定流量系數(shù)。因此，難以通過過流曲線查詢、計(jì)算閘門的開啟孔數(shù)和開度。

水文部門在太浦閘下游安裝了水平聲學(xué)多普勒在線流速流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（H-ADCP）。該設(shè)備測(cè)量剖面寬度90m，每5min采集一個(gè)流量數(shù)據(jù)，并在網(wǎng)頁上實(shí)時(shí)更新。

2 存在問題

隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，流域省市對(duì)太浦閘工程執(zhí)行調(diào)度指令的情況越來越關(guān)注，特別是調(diào)度指令執(zhí)行的準(zhǔn)確性，即日平均流量是否符合調(diào)度流量。為確保日平均流量盡可能地接近調(diào)度流量，運(yùn)行單位必須保障線流量盡可能地接近調(diào)度流量，否則，就要及時(shí)調(diào)整閘門開度或孔數(shù)。當(dāng)閘門要調(diào)整時(shí)，運(yùn)行人員先依據(jù)在線流量計(jì)算過閘流速，并假設(shè)閘門調(diào)整前后其基本不變，再依據(jù)調(diào)度指令計(jì)算調(diào)整后的過流面積（孔數(shù)與開度的乘積），然后調(diào)整閘門。如要增加開度或孔數(shù)時(shí)，考慮過閘流速會(huì)減小，則實(shí)際調(diào)整后過流面積會(huì)略大于計(jì)算的過流面積；如要減小開度或減少孔數(shù)時(shí)，考慮過閘流速會(huì)增大，則實(shí)際調(diào)整后過流面積會(huì)略小于計(jì)算的過流面積。在一般情況下，按照這種原則去調(diào)整閘門，會(huì)取得預(yù)期的效果。但是，遇到天文高潮、大風(fēng)等情況時(shí)，卻無法達(dá)到調(diào)整的目的，甚至?xí)霈F(xiàn)開度加大在線流量卻減小，而開度減小在線流量卻加大的現(xiàn)象。這樣，不僅影響下泄流量的準(zhǔn)確性，而且也增加了設(shè)備的使用頻次，增加了維護(hù)成本，縮短了設(shè)備的使用壽命。

3 成因分析

太浦閘閘門調(diào)整無法達(dá)到預(yù)期目的的問題，存在以下幾個(gè)方面的原因。

3.1 風(fēng)向

在風(fēng)力的作用下，太湖的水體會(huì)向風(fēng)向的一側(cè)雍高，從而改變太浦閘上游（太湖側(cè)）水位及水位差，進(jìn)而影響下泄流量。當(dāng)風(fēng)向改變?yōu)槲?、西北、北、東北，水面風(fēng)力達(dá)到5級(jí)以上時(shí)，雖然對(duì)太浦閘下游（太浦河側(cè)）影響不大，但會(huì)使太浦閘上游（太湖側(cè)）的水位升高，導(dǎo)致太浦閘工況不變的情況下下泄流量增加；當(dāng)風(fēng)向改變?yōu)闁|、南、東南，水面風(fēng)力達(dá)到5級(jí)以上時(shí)，太浦閘上游（太湖側(cè)）的水位會(huì)下降，太浦閘工況不變的情況下下泄流量減小。

3.2 潮汐

黃浦江潮汛可以上溯到太浦閘下游。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，天文高潮時(shí)，閘下水位變幅高達(dá)10cm左右，導(dǎo)致在線流量波動(dòng)太大，不符合調(diào)度指令的要求。一般情況下，調(diào)度流量越大，潮汐引起流量的變動(dòng)就越大。

3.3 運(yùn)行方式引起的監(jiān)測(cè)誤差

太浦閘下泄流量監(jiān)測(cè)使用的設(shè)備是H-ADCP，2008年年底投入使用，由于下泄流量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在閘下游700m左右的監(jiān)測(cè)斷面左岸向河中90m的范圍內(nèi)測(cè)取水平水層流速，而實(shí)際斷面達(dá)180m，如果斷面水流不均勻、不穩(wěn)定的話，測(cè)量范圍的水平流速就不能代表整個(gè)斷面的水平流速。如太浦閘不是對(duì)稱開啟，就有可能造成監(jiān)測(cè)端面水流不均，甚至?xí)霈F(xiàn)部分區(qū)間回流，從而產(chǎn)生監(jiān)測(cè)誤差。

4 采取的對(duì)策

通過對(duì)太浦閘控制運(yùn)行中存在的問題以及原因進(jìn)行分析，管理單位通過不斷摸索和總結(jié)，主要采取以下對(duì)策。

4.1 設(shè)置合理的限值

在多重因素的影響下，太浦閘在

線流量是非恒定的，且一天內(nèi)變幅較大。為確保日平均流量接近調(diào)度流量，必須控制在線流量在調(diào)度流量一定范圍內(nèi)波動(dòng)，即設(shè)定一個(gè)較合理的波動(dòng)范圍。目前，管理單位按照精細(xì)化調(diào)度的原則，當(dāng)太浦閘調(diào)度流量小于100m3/s時(shí)，控制流量允許偏差為±10 m3/s；當(dāng)調(diào)度流量大于100m3/s時(shí)，控制流量允許偏離10％。

4.2 加強(qiáng)預(yù)判，考慮提前量

充分考慮風(fēng)向、潮汐等多重因素，預(yù)判其對(duì)太浦閘下泄流量的影響。如果預(yù)計(jì)流量增大，則調(diào)整閘門時(shí)按調(diào)度流量的允許下限值來控制，即多關(guān)閉一點(diǎn)；反之，則調(diào)整閘門按調(diào)度流量的允許上限值來控制，即多開啟一點(diǎn)。

4.3 多孔小開度，保持下游水流平穩(wěn)

為使測(cè)流斷面的水流平穩(wěn)、均勻，確保測(cè)流數(shù)據(jù)正常、準(zhǔn)確，在閘門對(duì)稱開啟的同時(shí)，還采用多孔小開度的形式，即盡可能10孔閘門全部小開度開啟。

5 結(jié) 語

通過采取上述對(duì)策，有效降低了閘門調(diào)整的頻次，提高了流量控制的準(zhǔn)確性，減少了設(shè)備的維護(hù)成本，為太湖流域科學(xué)、精細(xì)調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。

通過分析太浦閘在線流量的變化情況，基本掌握了各項(xiàng)因素對(duì)其造成的影響，為管理單位精確控制下泄流量提供了幫助，也為平原河網(wǎng)地區(qū)感潮河流上的水閘運(yùn)行提供了參考?！?/p>

Analysis on causes affecting water gate discharged flow in tidal river section of plain river network region and countermeasures thereof：with Taipu Gate as an example

ZE Zhenrong，LINing
（Taihu Lake Bureau Suzhou Administration，Suzhou 215011，China）

Abstract:In the paper，Taipu Gate is adopted as an example for analyzing causes affecting water gate discharged flow in tidal river section of plain river network region.Corresponding countermeasures are adopted through cause analysis.The accuracy of water gate flow control is effectively improved.The quantity of operation and maintenance of equipment is reduced，thereby providing reference for water gate operation in tidal river section of plain river network regions.

Key words:Taipu Gate；plain river network；flow rate

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.010

中圖分類號(hào)：TV66

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-4774（2016）04-0040-02