利用船閘輸水廊道應急泄洪的實踐與探索

孫新橋 盧勝利 劉仲良 伊光龍

摘 要：鄧樓船閘位于山東省濟寧市梁山縣韓崗鎮(zhèn)司垓村新湖區(qū)大堤，是自梁濟運河河道穿越東平湖新湖區(qū)大堤進入柳長河河道的通航船閘，是連接東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，山東水運發(fā)展集團有限公司濟寧分公司在接到上級相關部門協(xié)助泄洪的通知之后，通過科學論證分析，打破常規(guī)運行模式，合理利用船閘輸水廊道實施應急泄洪，歷史上首次實現(xiàn)了東平湖水通過船閘向南四湖分洪，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產(chǎn)安全。

關鍵詞：船閘;泄洪;輸水廊道;閘閥門

中圖分類號：692? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0034-02

鄧樓船閘2012年5月正式開工建設，2015年7月建設完成，總投資5.19億元，為II級船閘，船閘閘室有效尺度為234mX23mX5m，鎮(zhèn)靜段長4m，設計水頭3.3m，門檻水深5m，上游距東平湖湖口八里灣船閘22公里，下游連通梁濟運河，距長溝船閘32公里。

2021年9月下旬以來，受連續(xù)降雨和大汶河流域來水影響，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，東平湖湖水無法向黃河泄洪，嚴重威脅周邊人民群眾的生命財產(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在必行。

1方案擬定

山東水運發(fā)展集團有限公司濟寧分公司在接到上級相關部門協(xié)助泄洪的通知之后，立即組織對船閘現(xiàn)場設備工況進行檢查，通過科學論證分析，結(jié)合船閘建筑結(jié)構(gòu)及設備設施情況，現(xiàn)場擬定了三種泄洪方案。

1.1方案一：正常運行操作模式下利用輸水廊道泄洪

在正常程控運行模式下，進行漲水消水操作，先提升上游閥門，待閘室漲水與上游水平后，開啟下游閥門進行消水，消水完畢后關閉下游閥門，依次循環(huán)操作，達到泄洪的目的。此操作方案優(yōu)點是安全，對船閘機構(gòu)及設備影響小;缺點是效率較低。此方案泄洪流量約10M3/S。

1.2方案二：應急操作模式下利用上下游輸水廊道泄洪

在應急操作模式下，將上、下游閥門同時保持提升狀態(tài)，形成上游—閘室—下游三級水位落差，洪水通過上游航道→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)點是效率高;缺點是對船閘結(jié)構(gòu)及設備有一定影響。此方案泄洪流量約50M3/S。

1.3方案三：應急操作模式下利用上游輸水廊道及下游閘門泄洪

在應急操作模式下，將上游閥門提起，同時打開下游閘門，形成上游—下游兩級水位落差，洪水通過上游航道→上游廊道→閘室→下游航道，利用上游輸水廊道及下游閘門泄洪。此方案優(yōu)點是效率較高，缺點是對船閘結(jié)構(gòu)及設備設施沖擊較大。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，此方案運行效率低，遠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。因為船閘水工建筑、閘閥門在設計運行時未考慮泄洪功能，閘門運行為靜水啟閉，且上、下游閘閥有互鎖功能，所以方案②、③中利用輸水廊道、閘閥門的常開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控制實現(xiàn)泄洪，需要進行充分的科學論證。為此，我們對泄洪過程中涉及的相關設施進行了分析論證。

2.1對通航建筑物的影響

鄧樓船閘設計水頭3.3米，現(xiàn)場實際水頭1.7米，泄洪時水流對輸水廊道、閘門砼結(jié)構(gòu)、閘首結(jié)構(gòu)等水工建筑沖刷力為設計水頭的51.55%，正常運行模式下，漲水、泄水時間約5～8分鐘且沖刷力逐漸減弱，而應急泄洪情況下一直保持較強的沖刷力，受力時間較長。

2.2對閥門及啟閉機的影響

閥門及門槽承受正向水壓在設計水頭范圍之內(nèi)，故動水流壓力對閥門結(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，對閥門止水部件可能造成一定的損傷。啟閉機工況與常規(guī)運行操作相比，區(qū)別在于關閉閥門時為動水操作，一般情況下閥門關閉采用利用門體自重進行自落，也可利用液壓操作進行強落關閉，可以滿足緊急情況下截斷水流。另外，因泄洪時閥門需長時間處于提升狀態(tài)，閥門啟閉機有桿腔始終處于保壓狀態(tài)，長期運行可能加速啟閉機及相關閥組件密封元件的老化，縮短使用壽命。

經(jīng)過充分技術(shù)分析，利用輸水廊道、閘閥門控制實現(xiàn)泄洪雖然對船閘水工建筑物、設備設施存在一定的影響，但在特殊緊急情況下能承受此項工作帶來的風險，完成分泄東平湖洪水任務，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。公司決定優(yōu)先采用方案②進行泄洪，同時，觀察泄洪能力及對設備設施的影響，根據(jù)上游來水情況，如需進一步提升泄洪能力，考慮啟用方案③。

3 安全技術(shù)措施

為保證泄洪期間的運行操作安全，根據(jù)船閘運行操作實踐經(jīng)驗，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均應在應急操作模式下進行，在應急操作模式下，由專業(yè)設備技術(shù)人員對上、下游閉鎖進行屏蔽，使閘門、閥門均具備單獨操作的功能，確保應急條件下能夠完成獨立操作。

（2）方案②的操作順序為在提閥泄洪時先提升下游閥門，再提升上游閥門;停止泄洪時先關閉上游閥門，后關閉下游閥門。

（3）方案②切換至方案③的注意事項：①在開啟下游閘門前，先關閉上游閥門，待閘室內(nèi)水位與下游水位持平，無水流波動后再開啟下游閘門。②開啟下游閘門時要一人指揮，兩人現(xiàn)場操作，兩人在下游左、右機房控制柜按指令同時操作，指揮與操作人員要熟悉按鈕位置及功能，確保指令及操作無誤。③要根據(jù)閘門運行軌跡及時調(diào)整閘門速度，閘門在啟動及將要到位時速度要慢，確保設備安全。④待閘門開到位后，將下游閥門關閉到位。⑤在停止泄洪時，操作順序同上，即先關閉上游閥門，再關閉下游閘門，注意事項相同。

4 安全組織措施

分公司根據(jù)泄洪工作任務安排，成立了主要領導任指揮長，分管領導任副指揮長，分公司有關部室、船閘運行經(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。指揮部下設運行組、設備組和后勤組，實行24小時值班值守，確保泄洪工作安全順利進行。運行組：負責時刻關注水位變化，每小時報告一次水位;密切觀察上下游護坡、堤岸情況，如有異常及時報告;加強泄洪時的安全宣講，保障泄洪時沿岸群眾、船舶安全。設備組：負責設備操作，保障設備安全;加強運行過程中設備設施的巡視，保持設備運行穩(wěn)定;及時排除設備運行中出現(xiàn)的故障。后勤組：負責泄洪期間的后勤保障、宣傳等工作。

5 實施效果

通過技術(shù)論證、精心準備和周密安排，鄧樓船閘按照調(diào)度指令于10月3日下午14時按照方案②開始泄洪，經(jīng)水文部門監(jiān)測，實時流量達到48M3/S，基本達到預期效果，至10月7日16時累計運行87.5小時，共泄洪1512萬M3;10月7日13時，因東平湖水位持續(xù)升高，我公司根據(jù)調(diào)度指令，計劃啟用方案③泄洪，10月7日16時起，成功完成模式切換，按照方案③運行，水文部門測定實時流量達到72M3/S，隨著泄洪流量加大，東平湖水位逐漸趨于平穩(wěn)，達到了預期目標。截至10月11日16時，已累計運行183.5小時，完成泄洪4000.32萬M3。

6 經(jīng)驗總結(jié)

（1）通過綜合科學性分析論證，并制定相關技術(shù)和組織措施，打破了常規(guī)思維，創(chuàng)造性地實現(xiàn)了船閘的應急泄洪功能。

（2）通過實踐觀察，在特殊緊急情況下且水頭不高時，利用船閘輸水廊道、閘閥門設施應急防汛泄洪是可行的。

（3）在本次泄洪任務完成后，我們要對船閘水工建筑物、閘閥門金屬結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進行一次全面檢查和安全評估，特別是要評估泄洪對船閘結(jié)構(gòu)及設備設施的影響程度，及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，保障船閘正常運行。

參考文獻：

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