1 水閘設(shè)施的基本現(xiàn)狀

1.1水閘概況

引灤工程宜興埠管理處是引灤入津工程最后一站，承擔(dān)著向市區(qū)提供生活、生產(chǎn)、生態(tài)供水的重要任務(wù)。共有各種閘涵14座（包括2010年新建的引黃入濱海新區(qū)水閘兩座），閘門30扇，分布在10km明渠和18.2km暗渠上，均為平板鋼閘門（新建引黃閘為鑄鐵閘門）。引灤明渠來(lái)水經(jīng)機(jī)排河倒虹吸出口閘、防洪閘由泵站機(jī)組提升后進(jìn)入后池。通過(guò)對(duì)后池倒虹吸閘、排瀝閘、泵站暗渠閘的不同組合、調(diào)節(jié)控制，可完成幾種不同的送水工況。亦可通過(guò)對(duì)閘門不同開啟高度的控制，對(duì)明渠水位加以控制。

泵站暗渠閘3、4號(hào)閘控制泵站后池與暗渠的連接，1、2、5、6號(hào)閘分別控制暗渠輸水。通過(guò)閘開啟的不同情況可分別進(jìn)行下列各種操作：（l）關(guān)閉3、4號(hào)閘，開啟1、2、5、6號(hào)閘，可將爾王莊泵站來(lái)水引入宜興埠泵站；（2）關(guān)閉1、2號(hào)閘和永定新河倒虹吸閘和后池排瀝閘，開啟3、4、5、6號(hào)閘，可通過(guò)大張莊泵站向宜興埠泵站供水；（3）關(guān)閉5、6號(hào)閘，開啟1、2、3、4號(hào)閘，亦可通過(guò)該閘將爾王莊暗渠泵站來(lái)水引入大張莊泵站后池。（4）開啟1、2、3、4、5、6號(hào)閘，亦可通過(guò)對(duì)該閘閘門不同開啟高度的調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)同時(shí)向宜興埠泵站和海河輸水。

1.2基本特征

（1）均采用平板定輪鋼閘門，孔口尺寸≤4.0m×4.0m，設(shè)計(jì)擋水水頭≤6m。

（2）除防洪閘（為單吊點(diǎn)）均采用雙吊點(diǎn)啟閉。

（3）啟閉設(shè)備和電控設(shè)備均采用通用型，每扇閘門配套卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)≤QPQ2×25，電機(jī)功率≤14kW。

（4）每座閘設(shè)置二孔或三孔，設(shè)計(jì)流量分別為≤20m3/s，≤30m3/s。

2 水閘設(shè)施存在的問題

宜興埠管理處所轄各閘經(jīng)多年運(yùn)行和維護(hù)，大部分水閘運(yùn)行正常，但其中部分設(shè)備出現(xiàn)不同程度的損壞，滲漏尤為普遍。

存在的問題：

2.1防洪閘因原設(shè)計(jì)問題及運(yùn)行條件變化，吊點(diǎn)與閘門槽中心不重合，出現(xiàn)吊點(diǎn)偏移，閘室傾斜等安全隱患。現(xiàn)閘室整體向上游傾斜，機(jī)架橋中心吊點(diǎn)偏移為16cm，致使閘門無(wú)法運(yùn)行。2010年借助引黃入濱海新區(qū)建閘之機(jī)更換了鑄鐵閘門，但由于基礎(chǔ)傾斜、沉降等原因還應(yīng)進(jìn)行較大改造才能保證運(yùn)行可靠、安全。

2.2后池排瀝閘原設(shè)計(jì)為單向橡膠止水，但因永定新河水位的變化，該閘已不能滿足運(yùn)行的要求，曾多次出現(xiàn)雨水漫灘造成倒灌問題，給泵站的正常運(yùn)行和管理造成了很大的影響。

2.3管理處閘門采用的是單p或雙p止水橡膠與閘門槽形成線接觸，起到密封止水的目的。但多年運(yùn)行，存在著止水橡膠老化及安裝有誤差和閘門槽的銹蝕以及變形，雖定期更換Ｐ型橡膠止水，閘門關(guān)閉后仍存在密封不嚴(yán)有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，沒有真正起到密封止水作用。易造成水污染事故。

2.4管理處現(xiàn)有水閘沒有安置導(dǎo)線器，當(dāng)閘門到定點(diǎn)位置后，鋼絲繩如繼續(xù)下滑，就會(huì)產(chǎn)生鋼絲繩疊壓現(xiàn)象，致使閘板左右傾斜，甚至造成事故。

2.5管理處現(xiàn)有水閘鎖定裝置的操作均需現(xiàn)地、人工進(jìn)行。每次閘門運(yùn)行操作要有專人負(fù)責(zé)鎖定裝置的投入或解除，采用的是在閘門的頂部用較粗的圓鋼人工進(jìn)行操作鎖定，閘門操作時(shí)需要人員較多，影響到水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控的全面實(shí)施。

3 水閘基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀與實(shí)現(xiàn)監(jiān)控分析

3.1水閘基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響

(1)防洪閘吊點(diǎn)與閘門槽中心不重合，由于摩擦力過(guò)大，會(huì)造成水閘自控系統(tǒng)對(duì)閘門的啟閉計(jì)算、當(dāng)前閘門的狀態(tài)等實(shí)際的運(yùn)行情況計(jì)算出的流量失真、啟閉順序的排序，控制閘門啟、閉操作失控。

(2)后池排瀝閘原設(shè)計(jì)為單向止水，由于不能滿足運(yùn)行的要求，曾多次出現(xiàn)雨水倒灌而用細(xì)沙等填充物封住影響水閘的正常啟閉。自控系統(tǒng)對(duì)閘門的啟閉無(wú)實(shí)際意義。

(3)閘門止水密封不嚴(yán)有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，沒有真正起到密封的止水作用，易造成水污染事故。雖然安全可視系統(tǒng)可以監(jiān)視到，但水質(zhì)污染情況測(cè)試不了，應(yīng)將水質(zhì)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并入安全輸水生產(chǎn)管理監(jiān)視指揮中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

(4)鋼絲繩疊壓現(xiàn)象，致使閘板左右傾斜，甚至造成事故。同樣會(huì)造成水閘自控系統(tǒng)對(duì)閘門的啟閉計(jì)算，當(dāng)前閘門的狀態(tài)等實(shí)際的運(yùn)行情況計(jì)算出的流量失真、啟閉順序的排序，控制閘門啟、閉操作失控。

(5)管理處現(xiàn)有水閘鎖定裝置的操作均需現(xiàn)地人工進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)水閘的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，必須解決閘門支撐自動(dòng)控制，它直接影響到水閘遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控的全面實(shí)施。

3.2水閘基礎(chǔ)設(shè)施與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系

沒有良好的水閘基礎(chǔ)設(shè)施，水閘自控可視是很難實(shí)現(xiàn)的。例如：鋼絲繩疊壓、吊點(diǎn)與閘門槽中心不重合，都會(huì)使水閘自控系統(tǒng)失控，甚至造成事故。而先進(jìn)的水閘自控可視系統(tǒng)可以較精確地展現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的許多性能。例如：閘門的啟閉的速度、閘門的啟閉計(jì)算，啟閉順序的排序，控制閘門啟、閉，在完成啟閉閘門后，還應(yīng)將當(dāng)前閘門的狀態(tài)等實(shí)際的運(yùn)行情況計(jì)算出流量及各類運(yùn)行信息資料返回給安全輸水生產(chǎn)管理監(jiān)視指揮中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，供輸水調(diào)度使用等。顯而易見，良好的水閘基礎(chǔ)設(shè)施是實(shí)現(xiàn)水閘自控可視系統(tǒng)的前提和基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)水閘自控可視系統(tǒng)是水閘基礎(chǔ)設(shè)施基本性能得以充分發(fā)揮的手段和保證。

4 針對(duì)水閘存在問題的幾點(diǎn)對(duì)策

4.1對(duì)閘室段底板進(jìn)行固結(jié)灌漿，解決閘室基礎(chǔ)土質(zhì)承載力不均的問題。固結(jié)灌漿在閘室底板上呈梅花形布孔，孔距1.5m，灌漿深度6m。閘室部分保留原閘室，將原閘室底板接長(zhǎng)2m，以增強(qiáng)閘體抗傾覆能力。于原底板基礎(chǔ)面采用TK錨固劑插φ20錨筋，插筋間距30cm。由于原排架及機(jī)架橋傾斜過(guò)大，可采用向傾斜反向整體平移機(jī)架橋的方法，使吊點(diǎn)與閘門槽中心基本重合。排架采用原閘設(shè)計(jì)方案，機(jī)架橋改為雙吊點(diǎn)。

4.2后池排瀝閘原設(shè)計(jì)為單向止水，但因永定新河水位的變化，該閘已不能滿足運(yùn)行的要求及出現(xiàn)污水倒灌問題，可采用將原設(shè)計(jì)為單向止水鋼閘門更新改造為雙向止水鑄鐵閘門來(lái)解決。

4.3采用新型結(jié)構(gòu)的止水材料，加大止水嚴(yán)密性，消除原P型橡膠止水存在的線接觸缺陷，研究方法包括模型試驗(yàn)、實(shí)際制作、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等。擬采用的技術(shù)方案有兩個(gè)：（1）在原有的P型橡膠止水帶與導(dǎo)向輪間，沿止水帶外圈，附著一高強(qiáng)度橡膠止水膠囊，在閘門全閉情況下，膠囊注入介質(zhì)膨脹，將原P型橡膠止水帶與閘板槽間的漏縫封堵，達(dá)到止水目的。（2）將原P型橡膠止水帶改為異形空腹橡膠止水。改變傳統(tǒng)P型止水整體結(jié)構(gòu)硬度大、不能很好的與閘板槽相接觸的缺陷，由于采用空腹異型結(jié)構(gòu)，依靠橡膠的柔軟與彈性，和充分利用上游水體的壓力，可以緊密地與閘板槽相接觸增加了接觸面積，從而達(dá)到止水的作用。此項(xiàng)研究意在解決目前十閘九漏的現(xiàn)狀，特別是阻斷泵站后池污水進(jìn)入的事故根源，確保引灤水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

4.4鋼絲繩疊壓現(xiàn)象，可采用安置導(dǎo)線器克服疊壓現(xiàn)象或調(diào)整抱閘裝置克服鋼絲繩下滑現(xiàn)象。

4.5研制閘門鎖定裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程（泵房）監(jiān)控鎖定裝置并與閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)配合使用。本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)和PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鎖定裝置的遠(yuǎn)程操作，在原有閘門遠(yuǎn)程控制程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，添加鎖定裝置的監(jiān)控部分，在閘門附近安裝鎖定控制機(jī)械裝置，根據(jù)指令完成鎖定裝置的投入和解除，并將鎖定裝置的狀態(tài)傳到計(jì)算機(jī)上。在計(jì)算機(jī)上發(fā)出閘門運(yùn)行指令后，系統(tǒng)根據(jù)指令要求和鎖定裝置狀態(tài)確定是否需要投入（解除鎖定），再根據(jù)傳回的信號(hào)確定是否繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。將水質(zhì)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并入安全輸水生產(chǎn)管理監(jiān)視指揮中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

采用閘門鎖定裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鎖定裝置現(xiàn)地?zé)o人操作，提高水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化水平。

5 結(jié)語(yǔ)

水閘監(jiān)控系統(tǒng)是我處實(shí)施數(shù)字引灤的重要組成部分，也是提高引灤工程管理現(xiàn)代化水平的重要措施之一。沒有良好的水閘基礎(chǔ)設(shè)施，水閘監(jiān)控系統(tǒng)是很難實(shí)現(xiàn)的。而先進(jìn)的水閘監(jiān)控系統(tǒng)可以較精確地展現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的許多性能。顯而易見，實(shí)現(xiàn)水閘監(jiān)控系統(tǒng)需要做大量的基礎(chǔ)工作，良好的水閘基礎(chǔ)設(shè)施是實(shí)現(xiàn)水閘監(jiān)控系統(tǒng)的前提和基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)水閘監(jiān)控系統(tǒng)是水閘基礎(chǔ)設(shè)施基本性能得以充分發(fā)揮的手段和保證。

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作者簡(jiǎn)介：于潔（1981-），女，漢族，天津人，大學(xué)本科，助理工程師，從事供水管理工作。