魏村水利樞紐工程泵站口門減淤方式探索

韓紅波 李文學

摘要：沿江泵站的淤積及攔污柵垃圾堆積問題成為工程管理單位的煩惱。本文根據2015年、2016年魏村水利樞紐泵站運行管理中，利用不同水位組合開展泵站流道沖淤，結合相應沖淤方式得到的觀測資料，分析了泵站口門減淤的可行性，是泵站運行管理的有效探索。

關鍵詞：沿江；泵站口門；水力沖淤；效果分析

1工程概述

魏村水利樞紐工程是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一，整個樞紐是集中布置型式，由船閘、節(jié)制閘、抽水站組成，三大建筑物的縱軸線呈平行布置。三孔凈寬24米的節(jié)制閘居中，60秒立方米的引排兩用抽水站在西側，160X12（16）X2.5米套閘在東側，工程建在沿長江主要行排河道德勝河的出口，離長江口1.4公里。

以前采用的方式是定期對泵站口門開展清淤，同時輔以人工清理攔污柵上的垃圾。但僅靠泵站口門的工程清淤措施常常效果不理想，一是工作橋下凈空不夠，攔污柵前垃圾多且難以清理到，若攔污柵吊起清理，則該處垃圾常常塌落在攔污柵底下致使攔污柵放不到位；同時清淤后很快又形成新的淤積，所以必須采取幾種方式相結合來做好防淤減淤工作。

2通過泵站閘門調控方式減淤

2.1調控水位高速沖淤

1）充分利用水位差。在確保站身安全的前提下，利用大潮汛或排澇時機在泵站上下游形成允許的最大水位差時開啟底層流道閘門沖淤，如圖1，加大水位差H，降低閘門開度e，有效提升水流的流速V，從而形成最大沖淤力。從現場實踐證明，沖淤效果改善明顯。

圖1閘孔出流示意圖

φ-閘孔流速系數，2g-常數，H0-上游水位，ε-垂向收縮系數，e-閘門開度

2）利用閘門低開度開孔流。在水位差小或泵站口門淤積嚴重時，充分利用泵站流道底層設計許可的條件開孔流泄水，如圖1，即盡可能降低閘門開度e，獲得最大的泵站流道底層水流速度，盡可能沖掉泵站口門段淤土，還可將因單向水流吸附在閘門或攔污柵周圍的淤積垃圾沖掉。

3）開邊孔利用折沖水流。采用先交替開啟泵站左右側邊孔閘門沖淤的方法，有效利用水流偏向力在出水側形成旋渦，使垃圾淤土松動后再開啟泵站中間流道閘門形成集中沖刷，以提高口門段沖淤效果，特別是泵站最西側閘門的開啟使原本偏向西側的引河側水流在經過流道后折沖效果愈加明顯。折沖水流對攔污柵前及攔污柵上的垃圾清理也有清理效果。

2.2利用潮汐高效沖淤

1）大潮汛沖淤。根據潮汐規(guī)律，每月（農歷）的初三前、十八后，會在泵站長江側形成本月內相對較高的高潮位，及與之對應的較低潮位，與此同時，大潮帶來的泥沙多，極易形成流道內大潮后大淤的特點。在此期間，長江側高潮位也會與內河側形成月內最大引水水位差H（而內河側則會與長江側低潮位形成月內最大排水水位差H），在大潮汛時開閘，則可充分利用最大潮差提高防淤減淤效果。

2）低高潮后沖淤。我省沿江潮汐基本是不規(guī)則半日潮，一天內有兩次高潮兩次低潮，高高潮后的低潮位也高一些，稱高低潮；低高潮后的低潮位也低一些，稱低低潮。低低潮位出現時長江側河道內水深最淺，此時泵站上下游水位差最大，開閘后形成的水流沖刷力相對最強。

3）順風沖淤。我省沿江水流多為東向，東北風時潮水漲得快且高，由于風力頂托，退潮慢，低潮位高，西北風時潮水則正好相反。因此，向內河側沖淤時應充分利用東北風潮潮位漲得高的有利條件，開閘引水沖淤。向長江側沖淤時則相反，應趁西北風潮潮位落得低，開閘排水沖淤。

3水力與機械清淤相結合擴大減淤效果

3.1機械引河段清淤。當長期干旱導致引河段淤面升高、板結，并開始影響泵站流道有效進水時，須利用清淤機械進行引河段開挖清淤。

3.2水力口門段沖淤。泵站口門段因受攔污柵及檢修橋等場地高度限制，清淤機械難以開展有效清淤，且攔污柵處常常淤積最嚴重，故必須考慮開閘利用水力清淤相結合。初時利用開孔流沖淤，將閘門以最小開度提起，可以形成相對長時間、大流速的沖淤水流，對于沖刷攔污柵附近30M范圍內的淤土具有極好的效果，同時較大的瞬時流速將原先吸附在攔污柵上的塑料袋等垃圾也沖走了。

3.3水力沖淤擴大機械清淤效果。水力沖淤擴大機械清淤效果。機械清淤后，常常有浮泥懸浮，無法徹底清除，而且很快就會繼續(xù)沉積，影響機械清淤效果。故在機械清淤后期，能滿足正常過水后，須利用清淤機械施工后浮泥未沉積的間隙，帶100CM水位差水力沖於，可以快速沖走浮泥，提升泵站引河段過水面積，進一步擴大鞏固機械清淤效果。

4泵站沖淤效果分析

4.1泵站口門沖淤效果分析。每次沖淤前后對泵站流道口門取點進行測量對比，可以得出以下沖淤效果分析：

1）每次沖淤對流道口門段的減淤效果影響明顯；

2）沖淤歷時60分鐘前效果相對明顯，超出后影響逐漸減弱；

3）中間流道受沖淤影響大于兩側流道。

4.2泵站引河段沖淤效果分析。通過每年對泵站引河段進行的淤土厚度變化檢測（見表1）、對應沖淤潮次和引排水量的分析，可以得出相應的沖淤效果分析。

表1 魏村水利樞紐泵站引河段淤積測量資料

1）沖淤對離泵站30米范圍內淤土厚度減少明顯，超出200米后影響逐漸減弱；

2）長時間、大水量的沖淤可對全引河段產生較好的沖刷效果。

5結論及建議

以上是在對魏村水利樞紐泵站多年工程運行的基礎上，結合運行管理的分析與總結，提出的應對泵站口門淤積的減淤方式探索。沿江泵站也可結合自身特點，靈活機動地針對以上分析開展運用，總結不同水位條件下水力沖淤的變化規(guī)律，實現泵站沖淤運行的最佳效果，并為今后的泵站運行管理提供技術支持。

（作者單位：常州市河道湖泊管理處）

作者簡介：韓紅波（1972-），男，本科，工程師，主要從事水利工程管理工作。