于曹節(jié)制閘運(yùn)行中存在問(wèn)題及解決措施分析

牛廣偉

（安陽(yáng)市河道事務(wù)中心，河南 安陽(yáng) 455000）

1 工程概況

洹河景觀(guān)建設(shè)于曹節(jié)制閘（以下簡(jiǎn)稱(chēng)于曹閘）工程位于漳衛(wèi)南運(yùn)河水系衛(wèi)河支流洹河安陽(yáng)市區(qū)京港澳高速橋下游（洹河導(dǎo)線(xiàn)樁號(hào)34+720處），設(shè)計(jì)過(guò)閘流量2 300 m3/s，為大（2）型工程，主要有節(jié)制閘、船閘及配套管理設(shè)施，預(yù)留船閘位置。于曹閘閘室共7 孔，每孔設(shè)2 扇閘門(mén)（大門(mén)及小門(mén)），閘門(mén)尺寸為10.64 m×7.9 m，其中大門(mén)門(mén)葉高4.8 m、小門(mén)門(mén)葉高3.1 m，采用雙扉式平面鋼閘門(mén)，以液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，大門(mén)啟閉機(jī)采用QPPY-2×1 000 kN，小門(mén)啟閉機(jī)采用QPPY-2×500 kN。于曹閘工程建成投入運(yùn)行后，不僅提高了市區(qū)防洪減災(zāi)能力，同時(shí)補(bǔ)充了地下水，并形成16.67 hm2的連續(xù)水面，打造出“水清、岸綠、景美、游暢”的城市水系景觀(guān)，改善了生態(tài)環(huán)境，塑造了宜居環(huán)境，促進(jìn)了安陽(yáng)市旅游業(yè)的發(fā)展，對(duì)建設(shè)秀美宜居城市起到積極的推動(dòng)作用。但是，于曹閘在多年的工程運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，導(dǎo)致其不能正常運(yùn)行，每年汛期給洹河防洪造成安全隱患，嚴(yán)重影響了安陽(yáng)市區(qū)防洪安全。

2 于曹閘運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

2.1 傳感器測(cè)量不能正常工作，造成閘門(mén)無(wú)法正常啟閉

于曹閘采用液壓式啟閉閘門(mén)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、動(dòng)力強(qiáng)、能避免過(guò)載、工作安全等優(yōu)點(diǎn)。液壓式啟閉機(jī)主要由液壓系統(tǒng)和液壓缸組成，配套設(shè)施有閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電氣設(shè)備、照明及防雷接地等。閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)主要靠傳感器測(cè)量閘墩兩側(cè)閘門(mén)啟閉高度，當(dāng)閘墩兩側(cè)傳感器測(cè)量值相對(duì)差值超過(guò)30 mm 時(shí)，閘門(mén)啟閉裝置啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)，啟閉機(jī)自動(dòng)停機(jī)，以保證閘門(mén)及節(jié)制閘的安全。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)傳感器采用靜磁柵式位移傳感器，由磁柵尺和探測(cè)桿兩部分組成。其中，探測(cè)桿為不銹鋼方管，探測(cè)桿內(nèi)是精心布置的磁柵源編碼整列，它包含游微分測(cè)微信息和段地址編碼信息，使磁柵尺解析出油缸位移的絕對(duì)編碼，將傳感器位移信號(hào)傳輸?shù)介l門(mén)開(kāi)度顯示控制器上。靜磁柵式位移傳感器位于閘門(mén)兩側(cè)處橋墩外側(cè)。在于曹閘正常蓄水時(shí)，大、小閘門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)，河水從閘門(mén)頂部泄流，順河流下的樹(shù)枝、水草、垃圾等雜物從閘門(mén)頂部直泄沖撞安裝在閘門(mén)下側(cè)的磁柵尺、探測(cè)桿及信號(hào)傳輸線(xiàn)，從而使其發(fā)生位移、錯(cuò)位、彎曲、損壞、沖丟，信號(hào)傳輸線(xiàn)沖斷導(dǎo)致不能測(cè)出數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或信號(hào)不能傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，造成液壓?jiǎn)㈤]機(jī)無(wú)法正常工作，尤其是進(jìn)入汛期，當(dāng)洹河上游發(fā)生強(qiáng)降雨，洪水過(guò)流時(shí)從上游沖下來(lái)的樹(shù)木、垃圾等雜物極易撞擊磁柵尺、探測(cè)桿及信號(hào)傳輸線(xiàn)，影響于曹閘的安全運(yùn)行。2016 年7 月19 日，安陽(yáng)市遭遇自有氣象記錄以來(lái)的最強(qiáng)降雨，平均降雨量318.1 mm，24 h最大降雨量達(dá)697 mm，降雨頻率達(dá)到1 000 a 一遇，洹河水位漲勢(shì)迅猛，18 時(shí)20 分起漲水位67.51 m、流量13.2 m3/s，到 23 時(shí) 30 分達(dá)到洪峰水位 75.66 mm、洪峰流量1 990 m3/s，整個(gè)漲水過(guò)程5 h水位上漲7.15 m，從上游沖下來(lái)的樹(shù)木不但將于曹閘閘室堵塞，導(dǎo)致洪水不能順利下泄，而且將液壓?jiǎn)㈤]機(jī)磁柵尺和探測(cè)桿撞毀或沖走，導(dǎo)致傳感器測(cè)量不能正常工作造成閘門(mén)無(wú)法正常啟閉，于曹閘運(yùn)行癱瘓，給洹河防洪泄洪帶來(lái)重大安全隱患，嚴(yán)重影響了安陽(yáng)市區(qū)的防洪安全。

2.2 透水性地層繞滲，造成翼墻位移

于曹閘地處洹河沖積平原，地勢(shì)較為開(kāi)闊平坦，場(chǎng)地屬于沖積平原地貌。閘址左岸為深淺不一的級(jí)配不良中等透水性砂層地層，滲透系數(shù)為4.83×10-3～6.64×10-3cm/s；右岸為弱透水性的低液限黏土土層，滲透系數(shù)為 1.85×10-5～8.52×10-5cm/s。由于閘址兩側(cè)地層差異較大，建閘時(shí)僅對(duì)閘址處及上游鋪蓋段級(jí)配不良的中等透水性砂層地層進(jìn)行了換填土水平防滲處理。由于節(jié)制閘上游翼墻和老堤之間存在側(cè)向繞滲，翼墻后回填土在非汛期正常蓄水時(shí)處于飽和土狀態(tài)，墻后土壓力增大，閘下游水位與上游水位相差較大，下游翼墻前后受力不均。沉降位移監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，非汛期正常蓄水運(yùn)行時(shí)，左岸下游翼墻向河槽一側(cè)傾斜，位移偏移值最大達(dá)20 mm；汛期閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，上、下游水位基本相同，位移偏移值能減小3～5 mm。翼墻持續(xù)發(fā)生偏移將對(duì)翼墻墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害，縮短建筑物使用年限，對(duì)閘體安全造成不利影響。

2.3 液壓輸油管路長(zhǎng)，導(dǎo)致滲漏油及液壓壓力損失

于曹閘中央控制室布置于節(jié)制閘閘體右側(cè)50 m處，由液壓機(jī)房、控制室、配電房三部分組成，其中配有4 套液壓設(shè)備及控制設(shè)備。由于控制設(shè)備和液壓設(shè)備距閘門(mén)距離較遠(yuǎn)，液壓輸油管路長(zhǎng)達(dá)130 m。所以，在運(yùn)行過(guò)程中存在以下問(wèn)題：①啟閉壓力損失較大，達(dá)不到閘門(mén)啟閉壓力最小值1 000 kN（500 kN），使閘門(mén)不能在設(shè)定時(shí)間完成啟閉工作，每扇閘門(mén)平均啟閉時(shí)間為15 min，離控制室液壓油站距離越遠(yuǎn)所需啟閉時(shí)間越長(zhǎng)，特別是最左側(cè)的1 號(hào)閘門(mén)啟閉時(shí)間長(zhǎng)達(dá)25～30 min，在突遇洪水等緊急情況下需快速提升閘門(mén)時(shí)帶來(lái)不利影響；②管道過(guò)長(zhǎng)，接口較多，使得輸油管道易發(fā)生堵塞、滲漏，需不斷補(bǔ)充液壓油，不僅嚴(yán)重影響閘門(mén)正常啟閉，而且造成運(yùn)行維護(hù)成本的增加，同時(shí)輸油管道的滲漏也對(duì)洹河下游河道生態(tài)環(huán)境造成污染破壞。

3 解決措施

3.1 改裝傳感器，并移至閘墩臨水處新開(kāi)鑿凹槽內(nèi)

于曹閘閘門(mén)選用的靜磁柵式位移傳感器安裝在閘門(mén)兩側(cè)橋墩的外部，為防止啟閉機(jī)工作時(shí)受到水中的樹(shù)木、垃圾等漂浮物撞擊磁柵尺和探測(cè)桿，從而使其發(fā)生位移、錯(cuò)位、彎曲、損壞，導(dǎo)致不能測(cè)出數(shù)據(jù)或測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，造成液壓?jiǎn)㈤]機(jī)無(wú)法正常工作，影響于曹閘正常運(yùn)行。為此，可以將磁柵尺和探測(cè)桿形狀由矩形改裝成半圓柱形，或者在安裝靜磁柵式位移傳感器的閘墩臨水處從上到下開(kāi)鑿一矩形凹槽，將磁柵尺和探測(cè)桿移至凹槽內(nèi)，減小或防止樹(shù)木、垃圾等漂浮物撞擊，以保障靜磁柵式位移傳感器正常工作，同時(shí)又便于檢修，可以降低運(yùn)行維護(hù)成本、保持水閘美觀(guān)，確保于曹閘正常運(yùn)行和防洪安全。

3.2 減緩翼墻位移，采取“上截下排”措施

由于于曹閘左岸繞滲造成其翼墻在汛期與非汛期的位移情況，根據(jù)河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院印制的《洹河景觀(guān)建設(shè)于曹閘工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，并綜合沉降位移監(jiān)測(cè)實(shí)際情況和場(chǎng)地地層情況，可以采取“上截下排”措施減緩翼墻位移：①在左岸上游翼墻和河道老堤防之間的級(jí)配不良中等透水性砂層進(jìn)行垂直帷幕灌漿，阻斷滲水途徑；②在左岸上游翼墻后增設(shè)混凝土刺墻至老堤防，延長(zhǎng)滲徑，減小繞滲量；③加強(qiáng)對(duì)下游翼墻上布設(shè)的排水孔維護(hù)，確保排水暢通，減小土壓力。

3.3 移建液壓泵站房于節(jié)制閘主體建筑兩側(cè)

于曹閘液壓泵站和水閘主體相距較遠(yuǎn)，所以鋪設(shè)管道線(xiàn)路較長(zhǎng)。在控制閘門(mén)的啟閉過(guò)程中，因液壓油路管道鋪設(shè)線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)、接口較多，且易滲漏液壓油，所以會(huì)造成閘門(mén)啟閉壓力損失較多，使閘門(mén)不能正常啟閉的問(wèn)題。根據(jù)閘址現(xiàn)狀布置情況，可將液壓泵站與控制系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)立。在水閘主體建筑兩側(cè)新建2 座液壓泵站房，各設(shè)2 套泵站，可縮短液壓油管路長(zhǎng)度，減少管道接口，減少滲漏油和啟閉壓力損失。并在檢修橋內(nèi)液壓管路布設(shè)處增設(shè)油液回收裝置，集中回收后加以處理再利用，避免對(duì)下游河道生態(tài)環(huán)境造成破壞，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

于曹閘的建成運(yùn)行在安陽(yáng)市景觀(guān)提升和防洪保安工作中發(fā)揮了極大的作用。因此，要加強(qiáng)于曹閘運(yùn)行管理，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行日常檢查、監(jiān)測(cè)、操控，在汛期或遇到特殊情況時(shí)需加大檢查、監(jiān)測(cè)頻數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決處理問(wèn)題，確保于曹閘正常安全運(yùn)行。