病險(xiǎn)水閘工程運(yùn)用管理探討

劉智超，辛夢玉，高 明，申建奎

（海河水利委員會(huì)海河下游管理局，天津 300452）

1 海河防潮閘工程概況

海河防潮閘位于天津市濱海新區(qū)海河干流入?？冢冀ㄓ?958年，主要功能是汛期宣泄洪澇水入海，非汛期擋潮擋沙及蓄水。工程為Ⅰ級建筑物，共8孔，每孔凈寬8 m，閘室總寬76 m，閘門型式為雙扉式平板鋼閘門，共16扇，閘門高5.50 m、寬8.25 m，采用16臺(tái)固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉；閘底板高程為-6.0 m（大沽高程，本節(jié)同），閘門頂高程為5.00 m；閘上設(shè)計(jì)水位2.60 m、閘下設(shè)計(jì)水位2.30 m，設(shè)計(jì)流量1 200 m3/s。

海河防潮閘建成以來，在海河下游地區(qū)尤其是天津市抵御洪澇潮災(zāi)害、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的安定和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。由于工程存在整體沉降不滿足擋潮要求、抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求、結(jié)構(gòu)損壞、年久失修、工程老化等問題，于2009年1月經(jīng)安全鑒定被評定為“三類閘”。

2 工程安全運(yùn)行情況

被鑒定為三類病險(xiǎn)水閘后，海河防潮閘作為天津200 a一遇城市防洪圈東部海擋防線上不可替代的重要建筑物，仍堅(jiān)持帶病運(yùn)行，在防洪、擋潮、排瀝等方面發(fā)揮著重要作用。

2.1 泄洪排澇情況

為保障病險(xiǎn)水閘工程安全運(yùn)用，海河防潮閘管理處制定了《三類閘安全運(yùn)行方案》和《海河防潮閘（三類閘）防汛防潮安全運(yùn)行應(yīng)急預(yù)案》，在啟閉閘門時(shí)，嚴(yán)格按照要求平潮啟閉，確保閘體穩(wěn)定安全。10 a來，工程先后抵御了2012年“7·21”“7·25”及2016年“7·20”等多次強(qiáng)降雨過程及2018年10號臺(tái)風(fēng)“安比”，共啟閉1 416次，累計(jì)泄水38.93億m3。工程運(yùn)用情況，詳見表1。

表1 海河防潮閘泄洪特征值

2.2 擋潮運(yùn)用情況

盡管先天設(shè)計(jì)擋潮標(biāo)準(zhǔn)較低，加上整體沉降嚴(yán)重，工程擋潮高度嚴(yán)重不足，但在擋潮方面仍發(fā)揮了重要作用，先后抵御了2018年10號臺(tái)風(fēng)“安比”等引發(fā)的多次風(fēng)暴潮。11 a來，海水漫頂向海河干流倒灌現(xiàn)象共發(fā)生54次，其中僅2018年發(fā)生13次。2016年10月22日最高潮位達(dá)到6.01 m（大沽凍結(jié)高程，本節(jié)同），超過閘門頂高程71 cm；2018年8月17日19∶00最高潮位達(dá)到5.99 m，超過閘門頂高程69 cm；2019年8月11日23:00最高潮位達(dá)到6.16 m，超過閘門頂高程86 cm。海河防潮閘2018年越閘潮位情況，詳見表2。

表2 海河防潮閘2018年越閘潮位統(tǒng)計(jì)

2.3 蓄水保水情況

經(jīng)天津市防汛抗旱部門協(xié)請，水利部海委及海河下游管理局下達(dá)調(diào)度單，海河防潮閘閘上水位按照2.0～2.2 m（大沽凍結(jié)高程，本節(jié)同）控制。因此，當(dāng)水位超過2.2 m時(shí)，海河防潮閘管理處趕潮提閘泄水。目前，海河防潮閘閘上河道水位多處于2.0～2.2 m。

3 工程存在問題

當(dāng)前，中國特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，社會(huì)主要矛盾也隨之發(fā)生了轉(zhuǎn)化。人民日益增長的美好生活需要給水利工作提出了更嚴(yán)格要求，海河防潮閘病險(xiǎn)工程在原本承擔(dān)的防洪、排澇、擋潮、御砂等功能同時(shí)，增加了水生態(tài)保護(hù)、上游河道水位調(diào)節(jié)、水資源調(diào)度與配置等功能。目前，距離上次安全鑒定已經(jīng)過去11 a，工程也已投入運(yùn)行超過60 a，其存在的安全隱患有進(jìn)一步惡化的趨勢。

3.1 擋潮高度不足

2018年6月實(shí)際測量結(jié)果顯示，目前海河防潮閘沉降1.40 m（大沽高程，本節(jié)同），在2009年進(jìn)行安全鑒定時(shí)沉降1.20 m基礎(chǔ)上再沉降了0.20 m，現(xiàn)狀閘門頂高程僅為3.60 m。根據(jù)國務(wù)院2008年批復(fù)的《海河流域防洪規(guī)劃》，天津城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為200 a一遇，閘下潮位為5.18 m，現(xiàn)狀閘門頂高程低于設(shè)計(jì)潮位1.58 m，已不滿足防洪（潮）運(yùn)用要求?，F(xiàn)海河防潮閘擋潮重現(xiàn)期僅相當(dāng)于約1 a一遇，自安全鑒定至今，海水漫頂向海河干流倒灌現(xiàn)象除2017年外年年發(fā)生，共發(fā)生54次。

3.2 混凝土構(gòu)件破損嚴(yán)重

受沉降及1976年唐山大地震影響，空箱混凝土墻及翼墻共存在9條貫穿性裂縫，局部出現(xiàn)孔洞，嚴(yán)重破壞了自身穩(wěn)定；伸縮縫開裂嚴(yán)重，最大開裂縫15 cm。閘墩等混凝土構(gòu)件部分鋼筋銹蝕外露，排架柱混凝土碳化嚴(yán)重。交通橋T梁、檢修橋大梁、橋板、橋墩牛腿等混凝土構(gòu)件破損嚴(yán)重，銹蝕嚴(yán)重的混凝土脹裂并引發(fā)表層混凝土脫落，主筋外露，影響交通橋的穩(wěn)定與安全。

3.3 金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重

閘門已經(jīng)運(yùn)用60 a，大大超過規(guī)范規(guī)定的使用年限（30 a）。鋼閘門銹蝕嚴(yán)重，局部出現(xiàn)銹穿現(xiàn)象，導(dǎo)致閘門自重不足；閘門應(yīng)力不滿足規(guī)范要求，閉門力不滿足運(yùn)行要求。焊縫存在超標(biāo)缺陷，鋼閘門防腐系統(tǒng)失效，喪失了保護(hù)功能。啟閉機(jī)由于頻繁運(yùn)用，老化嚴(yán)重，傳制動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際操作中故障頻發(fā)。2018年以來，先后出現(xiàn)第四孔上閘門傳動(dòng)軸斷軸、第八孔上閘門西側(cè)鋼絲繩提閘啟動(dòng)斷股等突發(fā)狀況，經(jīng)過運(yùn)行人員謹(jǐn)慎操作，才避免了險(xiǎn)情的進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.4 電器設(shè)備老化

動(dòng)力配電柜、現(xiàn)地操作柜等部分元器件老化嚴(yán)重，已經(jīng)無法購買到匹配配件。繼電器、互感器、行程開關(guān)等構(gòu)件老化，靈敏度欠佳，已進(jìn)入故障高發(fā)期。箱式變電站的部分設(shè)備老化，由于均屬非標(biāo)產(chǎn)品已無法進(jìn)行設(shè)備元器件更換。站址基礎(chǔ)較低，由于下游擋潮墻不連續(xù)，如再次發(fā)生1992年風(fēng)暴潮水，變電站面臨被淹沒或沖毀的危險(xiǎn)，影響海河防潮閘供電安全。

3.5 閘樓及管護(hù)設(shè)施存在隱患

閘樓自建閘一直使用至今，目前木結(jié)構(gòu)樓頂遭腐蝕，四角形屋頂鋪筑的琉璃瓦風(fēng)化脫落、漏雨嚴(yán)重，造成閘體受潮，因控制樓內(nèi)布置較多電氣設(shè)備，從而形成了一定的安全隱患。辦公區(qū)建設(shè)于海河老河道上，由于辦公樓設(shè)有樁基，致使辦公樓與管理區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的不均勻沉降，給、排水等地下管道多次發(fā)生爆管、斷裂；防汛倉庫及綜合辦公樓漏雨嚴(yán)重；管理處院內(nèi)道路坑洼不平。

4 建議

病險(xiǎn)水閘工程是防洪體系中的薄弱環(huán)節(jié)和短板。在“摘帽”前，水閘管理單位及其上級主管部門要站在對人民負(fù)責(zé)的高度提高對做好病險(xiǎn)水閘安全運(yùn)行管理工作的認(rèn)識(shí)，本著實(shí)事求是原則，強(qiáng)化工程檢查觀測、開展日常維修養(yǎng)護(hù)和進(jìn)行科學(xué)的控制運(yùn)用，同時(shí)建議做好以下工作。

4.1 加快水閘除險(xiǎn)加固前期工作

開展工程除險(xiǎn)加固是消除病險(xiǎn)水閘安全隱患的治本措施。自2009年以來，海河防潮閘除險(xiǎn)加固工程一直處于前期論證階段。但由于工程本身為天津市重點(diǎn)文物保護(hù)單位，興建于“大躍進(jìn)”時(shí)期，具有一定的文物價(jià)值，導(dǎo)致除險(xiǎn)加固項(xiàng)目在技術(shù)方案論證基本成熟的情況下仍遲遲無法立項(xiàng)。建議進(jìn)一步協(xié)調(diào)天津市及國家文物部門，加快文物前置要件辦理工作，為除險(xiǎn)加固項(xiàng)目立項(xiàng)實(shí)施創(chuàng)造條件。

4.2 研究病險(xiǎn)水閘限制運(yùn)用措施

按照《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214號）第二十條規(guī)定，“對鑒定為三類、四類的水閘，應(yīng)采取除險(xiǎn)加固、降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用或報(bào)廢等相應(yīng)處理措施，在此之前必須制定保閘安全應(yīng)急措施，并限制運(yùn)用，確保工程安全”，因此必須研究做好除險(xiǎn)加固實(shí)施前工程限制運(yùn)用問題。鑒于本工程在天津城市防洪圈海擋防線上發(fā)揮著不可替代作用，建議將目前閘門頂部高約50 cm的臨時(shí)擋水設(shè)施拆除，避免在高潮位風(fēng)暴潮作用下閘體失穩(wěn)?？紤]到天津市在海河口興建了海河口泵站且運(yùn)用成熟，建議逐漸減少海河防潮閘運(yùn)用頻次，直至將海河排澇任務(wù)全部轉(zhuǎn)由泵站承擔(dān)，只有在海河南系或海河北系發(fā)生洪水且需要通過海河干流行洪時(shí)，再考慮海河防潮閘與泵站聯(lián)合運(yùn)用排水。在主汛期，如遇設(shè)計(jì)洪水等極端工況，為保證水閘抗滑穩(wěn)定安全應(yīng)將全部閘門提出水面暢泄。

4.3 注重工程非工程措施應(yīng)用

強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，按照《中華人民共和國防洪法》《中華人民共和國防汛條例》等，汛期前落實(shí)地方防汛責(zé)任人，明確水閘行政、技術(shù)和巡查“三個(gè)責(zé)任人”，建立健全病險(xiǎn)水閘應(yīng)急度汛組織體系，強(qiáng)化工程巡查、值班值守和工程檢查等工作。由于病險(xiǎn)水閘各部位老化嚴(yán)重，易出現(xiàn)突發(fā)險(xiǎn)情，因此必須針對工程運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種險(xiǎn)情制定完善操作性強(qiáng)、行之有效的應(yīng)急預(yù)案，并依據(jù)《地方各級人民政府行政首長防汛抗旱工作職責(zé)》等要求，將有關(guān)預(yù)案報(bào)送本行政區(qū)域防汛抗旱組織機(jī)構(gòu)備案。根據(jù)已制定的各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案加強(qiáng)模擬演練，提高應(yīng)急處置能力，確保在遇到險(xiǎn)情時(shí)能夠按照預(yù)案要求，準(zhǔn)確迅速做出反應(yīng)。

4.4 積極爭取進(jìn)行專項(xiàng)應(yīng)急處理

根據(jù)工程實(shí)際，積極爭取對嚴(yán)重病險(xiǎn)隱患進(jìn)行專項(xiàng)防汛應(yīng)急處理。盡管專項(xiàng)應(yīng)急處理根本不可能完全修復(fù)嚴(yán)重?fù)p壞的工程或者消除原本存在的嚴(yán)重安全隱患，更解決不了工程運(yùn)用不達(dá)標(biāo)問題，但是可以使一些影響工程日常安全運(yùn)用的嚴(yán)重?fù)p壞得到部分修復(fù)，使一些影響工程日常安全運(yùn)用的嚴(yán)重病險(xiǎn)隱患在一定期限內(nèi)得到一定程度控制，短期內(nèi)應(yīng)急保障度汛安全或降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行后的基本安全。有關(guān)部門在項(xiàng)目安排和資金分配時(shí)，應(yīng)認(rèn)真貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，對病險(xiǎn)工程給予足夠關(guān)注和重點(diǎn)考慮。