西河閘樞紐為城市生態(tài)輸水服務(wù)的運(yùn)用規(guī)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(nèi)蒙古 赤峰 024039；2.海河水利委員會(huì)海河下游管理局，天津 300061；3.中國海洋石油服務(wù)股份有限公司船舶事業(yè)部塘沽作業(yè)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(qū)楊柳青鎮(zhèn)北，上距大清河、子牙河匯流處12 km，下距北運(yùn)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(jì)津和生態(tài)應(yīng)急調(diào)水的重要通道。

西河閘樞紐始建于1958年，先后經(jīng)歷了1963年特大洪水、1976 年唐山大地震和“96·8”洪水等考驗(yàn)，為海河流域下游地區(qū)的防洪抗旱安全發(fā)揮了巨大作用。20世紀(jì)80年代，通過對(duì)西河閘等樞紐工程適當(dāng)合理的調(diào)度運(yùn)用，使得大清河下游洪水調(diào)度基本滿足3 個(gè)方面的要求：①確保天津市安全度汛；②爭取為東淀適時(shí)排水種麥創(chuàng)造條件；③爭取為北大港、團(tuán)泊洼和獨(dú)流減河等工程蓄水創(chuàng)造條件。

為充分利用黃河秋冬季節(jié)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(jìn)行了8次引黃濟(jì)津輸水，累計(jì)輸水11億m3。

西河閘樞紐由西河節(jié)制閘（控泄流量為1 000 m3/s）、西河船閘（設(shè)計(jì)為一拖二駁1 500 t）和部分堤防組成。2003—2004 年，西河節(jié)制閘進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，2006 年通過竣工驗(yàn)收。西河船閘上閘首及上游堤防于2012年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，2014年竣工。除險(xiǎn)加固后，西河節(jié)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(dá)到了200 a 一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。

西河節(jié)制閘設(shè)計(jì)水位閘上6.413 m（1985國家高程基準(zhǔn)，下同）、閘下4.833 m，設(shè)計(jì)流量1 100 m3/s，相應(yīng)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(yùn)用時(shí)，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(tài)輸水服務(wù)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(tài)環(huán)境需求，西河閘樞紐通過引灤水源為北大港、團(tuán)泊洼進(jìn)行生態(tài)輸水，恢復(fù)北大港濕地、團(tuán)泊洼濕地生態(tài)涵養(yǎng)功能，同時(shí)兼顧農(nóng)業(yè)灌溉，為天津市南部嚴(yán)重干旱地區(qū)提供春播春耕用水，為滿足天津水生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求作出了有力保障。

北大港、團(tuán)泊洼生態(tài)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(jīng)大張莊泵站提升至新引河，經(jīng)屈家店樞紐閘下引灤輸水涵洞轉(zhuǎn)入北運(yùn)河，流入海河干流，經(jīng)西河節(jié)制閘反向運(yùn)用，流入靜海區(qū)黑龍港河港團(tuán)河，最終注入北大港水庫、團(tuán)泊洼水庫。

2016—2020 年，西河節(jié)制閘每年都反向運(yùn)用為北大港、團(tuán)泊洼進(jìn)行生態(tài)輸水，累計(jì)輸水時(shí)長358 d，累計(jì)輸水量3.794 3億m3，詳見表1。

表1 西河閘樞紐為城市生態(tài)輸水服務(wù)情況統(tǒng)計(jì)

3 工程運(yùn)用存在的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）近年來，北大港、團(tuán)泊洼生態(tài)輸水一般自10月下旬或11 月初開始，單次輸水時(shí)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(jié)制閘反向運(yùn)用時(shí)，河道坡降比不利于河水自流，輸水線路通過沿途多個(gè)水利工程和泵站聯(lián)合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)通水，輸水期間需要密切關(guān)注水情、水勢，減少輸水損失；靜海區(qū)則應(yīng)提前排查消除阻水點(diǎn)，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(jié)制閘反向運(yùn)用控泄流量。但是需要注意，若遇線路不暢局部壅水，可能對(duì)工程造成損害。

（4）西河節(jié)制閘上下游右岸存在泥沙淤積。受上下游水情所限，西河節(jié)制閘多數(shù)時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，河道水流的自然流動(dòng)性受到影響，削弱了河道的自凈能力。平時(shí)強(qiáng)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(qiáng)的淤泥。工程反向運(yùn)用導(dǎo)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(dòng)頻繁，西河節(jié)制閘下游右岸翼墻部分砌石表面砂漿脫落、砌石松動(dòng)；漿砌石護(hù)坡存在裂縫，部分裂縫內(nèi)部土壤流失。

4 反向控制運(yùn)用規(guī)則

4.1 一般規(guī)則

（1）工程生態(tài)輸水反向運(yùn)用應(yīng)按上級(jí)主管部門的指令進(jìn)行。在接到調(diào)度指令后，及時(shí)做好閘門運(yùn)行準(zhǔn)備工作，在指令規(guī)定的時(shí)間內(nèi)調(diào)整好閘門；楊柳青水文站做好水文測報(bào)工作，過流時(shí)觀測水閘上下游流態(tài)，每日8、16 時(shí)進(jìn)行測流，測流結(jié)果出來后及時(shí)上報(bào)。

（2）對(duì)上級(jí)主管部門的指令應(yīng)詳細(xì)記錄、復(fù)核，執(zhí)行完畢后，向上級(jí)主管部門報(bào)告，留存水閘操作運(yùn)行記錄。

（3）為確保閘門運(yùn)行安全、防止引起閘門共振和河底沖刷，在提閘前，根據(jù)上下游水位及提閘孔數(shù)，經(jīng)西河閘水力調(diào)度系統(tǒng)軟件計(jì)算得出反向輸水流量，若反向運(yùn)行流量超過設(shè)計(jì)控制指標(biāo)運(yùn)用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分析論證和安全復(fù)核，提出可行的運(yùn)用方案，報(bào)經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)后施行。

（4）調(diào)度指令要求全力輸水時(shí)，根據(jù)工程現(xiàn)場上下游水位差、風(fēng)向等影響因素，及時(shí)調(diào)整閘門開度，在確保工程安全及不出現(xiàn)倒流情況下，力求實(shí)現(xiàn)生態(tài)輸水流量最大化。

（5）加強(qiáng)和規(guī)范值班工作，按調(diào)度指令要求嚴(yán)格工程控制運(yùn)用，做到閘門精細(xì)、科學(xué)運(yùn)用。根據(jù)水文站實(shí)測流量，及時(shí)調(diào)整閘門開度，確保完成輸水任務(wù)。

（6）當(dāng)水閘上、下游河道水體被污染和水閘保護(hù)范圍內(nèi)有影響工程安全的活動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取處理措施，并向上級(jí)主管部門報(bào)告。

（7）當(dāng)來水水質(zhì)不能滿足用水單位要求時(shí)，應(yīng)向上級(jí)主管部門報(bào)告，并按上級(jí)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(jí)主管部門水閘調(diào)度命令后，由單位主管領(lǐng)導(dǎo)和工程負(fù)責(zé)人簽發(fā)后，再由技術(shù)負(fù)責(zé)人執(zhí)行調(diào)度命令。

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

（3）閘門反向運(yùn)用時(shí)，啟閉閘的次序與正向運(yùn)用相同，但更應(yīng)注意防沖，盡可能小流量運(yùn)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(guān)閉時(shí)，指揮人員和工作人員必須巡視閘門運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常狀況或漂浮物卡在閘門槽內(nèi)應(yīng)及時(shí)停止操作，待處理完畢后，再運(yùn)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(dòng)。

5 工程運(yùn)行管理建議

5.1 加強(qiáng)冰期管理，確保運(yùn)行安全

西河節(jié)制閘冬季采用2臺(tái)22 kW空壓機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)部位的凍結(jié)，確保在閘門附近無冰的情況下進(jìn)行。啟閉閘門時(shí)，必須事先檢查閘門啟閉設(shè)備、止水、門槽及潤滑系統(tǒng)是否凍結(jié)，如有阻礙閘門啟閉現(xiàn)象，應(yīng)立即予以清除，試動(dòng)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(yīng)將部分閘門提出水面或小開度輸水。

5.2 加強(qiáng)檢查觀測，遵守管理制度

根據(jù)本單位制定的水閘技術(shù)管理實(shí)施細(xì)則，著重在輸水前后、冰凍期起始和結(jié)束時(shí)，組織專業(yè)人員進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)隱患、異常及時(shí)處理、上報(bào)；檢查內(nèi)容全面，工程觀測規(guī)范，對(duì)工程、水文等重點(diǎn)部位做到全面掌控；記錄詳細(xì)規(guī)范，編寫檢查報(bào)告，并將檢查報(bào)告報(bào)上級(jí)主管部門備案。堅(jiān)持全年閘門定期試運(yùn)行制度，確保閘門在任何時(shí)期提得起、放得下、運(yùn)行安全。

5.3 抓實(shí)頂層設(shè)計(jì)，打通關(guān)鍵環(huán)節(jié)

生態(tài)輸水涉及多個(gè)行政區(qū)域、單位和部門之間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，輸水線路節(jié)點(diǎn)眾多。應(yīng)由牽頭部門統(tǒng)籌考慮輸水任務(wù)、線路選擇和維護(hù)、河道清障清淤、水文測報(bào)、水費(fèi)測算等事宜，建立溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，召開聯(lián)席會(huì)議，明確職責(zé)分工，簽訂有關(guān)協(xié)議，確保輸水暢通。

5.4 夯實(shí)基礎(chǔ)工作，做好運(yùn)行保障

楊柳青水文站做好輸水期間水文測報(bào)工作；水管單位提供人員和技術(shù)保障，如輸水期間遇節(jié)假日，需做好應(yīng)急值守準(zhǔn)備；技術(shù)人員隨時(shí)待命，對(duì)突發(fā)事件及時(shí)處置；充分利用河長制工作平臺(tái)，協(xié)調(diào)楊柳青河道清理隊(duì)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(zhì)量。

5.5 統(tǒng)籌規(guī)劃安排，精心維修養(yǎng)護(hù)

對(duì)工程隱患情況清楚，并登記造冊；工程隱患未處理前，應(yīng)有安全應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)積極聯(lián)系有關(guān)技術(shù)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(yīng)的維修規(guī)劃以及實(shí)施計(jì)劃。在輸水期結(jié)束后，有計(jì)劃、分步驟地維修養(yǎng)護(hù)，發(fā)揮工程效益。