關(guān)于太湖流域大型閘泵工程聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制的探索與實(shí)踐

馬士磊 胡書(shū)庭 梁加洲

(太湖流域管理局蘇州管理局，江蘇 蘇州 215004)

推動(dòng)長(zhǎng)三角一體化發(fā)展是重大國(guó)家戰(zhàn)略。保障好流域水安全，事關(guān)長(zhǎng)三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略全局。在太湖流域內(nèi)長(zhǎng)三角生態(tài)綠色發(fā)展示范區(qū)率先探索并實(shí)踐大型水閘、泵站工程聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)建互聯(lián)互通的水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)互連通、強(qiáng)聯(lián)動(dòng)的水安全保障舉措，是支撐保障長(zhǎng)三角一體化高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑之一。

1 工程概況

太浦河是長(zhǎng)三角生態(tài)綠色發(fā)展示范區(qū)內(nèi)的一條骨干河道，因溝通太湖和黃浦江而得名，西起江蘇省蘇州市吳江區(qū)七都鎮(zhèn)時(shí)家港村太湖東岸，東至上海市青浦區(qū)金澤鎮(zhèn)池家港村至西泖河入注黃浦江，全長(zhǎng)57.62km，流經(jīng)江浙滬兩省一市。在太浦河西端距太湖約2km處，同一河道并列布置了兩座大型水利工程——太浦閘和太浦河泵站，見(jiàn)圖1。兩座流域綜合治理重點(diǎn)工程隸屬于不同的管理單位，但在調(diào)度方面，《太湖流域管理?xiàng)l例》第十七條明確規(guī)定：太浦閘和太浦河泵站由太湖流域管理局下達(dá)調(diào)度指令。

圖1 兩座工程地理位置

1.1 太浦閘工程

太浦閘工程位于蘇州市吳江區(qū)境內(nèi)的太浦河進(jìn)口，是太湖骨干泄洪河道及環(huán)太湖大堤重要口門(mén)控制建筑物，工程建成于1959年10月。2012年9月—2014年9月對(duì)太浦閘進(jìn)行除險(xiǎn)加固，在原址進(jìn)行了拆除重建。新太浦閘共10孔，每孔凈寬12m，總凈寬120m，采用平面直升鋼閘門(mén)配卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，南側(cè)邊孔設(shè)置為套閘。除險(xiǎn)加固期間閘底板堰頂高程為0m，設(shè)計(jì)流量為784m3/s，校核流量為931m3/s。工程任務(wù)為防洪、泄洪和向下游地區(qū)供水，兼顧通航。

1.2 太浦河泵站工程

太浦河泵站工程與太浦閘工程并列布置，是太湖流域綜合治理重點(diǎn)工程。工程建成于2003年7月，是太湖流域綜合治理工程中規(guī)模最大的單體項(xiàng)目。工程由抽水泵站、攔污柵閘、公路橋、上下游進(jìn)水河道、變電站等組成。泵站裝有單泵流量50m3/s、葉輪直徑4.1m、斜15°軸流泵6臺(tái)，配套1600kW電機(jī)6臺(tái)，設(shè)計(jì)總流量為300m3/s，為大(1)型泵站。工程任務(wù)為：?在太浦閘無(wú)法自泄關(guān)閉時(shí)，利用泵站抽取太湖水，滿足下游黃浦江干流的供水量，改善黃浦江二期引水工程取水口段水質(zhì)；?確保太浦河下游水源地供水安全，特別是金澤水庫(kù)于2016年正式投入使用以后，太浦河泵站的戰(zhàn)略地位和重要作用進(jìn)一步凸顯。另外，太浦河泵站還可與太浦閘“聯(lián)手”，發(fā)揮調(diào)水、改善水質(zhì)、防洪、排澇等綜合功能。

2 管理體制

太浦閘工程于1995年3月正式由江蘇吳江水利局移交太湖流域管理局管理。作為太湖流域管理局的直屬單位，蘇州管理局派出機(jī)構(gòu)——太浦河樞紐管理所作為太浦閘工程現(xiàn)場(chǎng)管理單位，負(fù)責(zé)太浦閘工程的運(yùn)行管理工作。

太浦河泵站隸屬于上海市水務(wù)局上海市堤防泵閘建設(shè)運(yùn)行中心。工程實(shí)行管養(yǎng)分離，采取市場(chǎng)化運(yùn)作方式，通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)確定工程運(yùn)行養(yǎng)護(hù)單位。管理工作主要包括工程運(yùn)行管理及維修養(yǎng)護(hù)，具體內(nèi)容有定期試泵、運(yùn)行、檢查、養(yǎng)護(hù)、維修、試驗(yàn)、觀測(cè)、大修、檢測(cè)、安全生產(chǎn)、綠化養(yǎng)護(hù)等。

3 原有運(yùn)行機(jī)制

3.1 太浦閘工程

太湖流域管理局調(diào)度指令下達(dá)至蘇州管理局，蘇州管理局再將調(diào)度指令下達(dá)至太浦河樞紐管理所，然后再逐級(jí)報(bào)告調(diào)度指令執(zhí)行情況，執(zhí)行流程見(jiàn)圖2。

圖2 太浦閘工程運(yùn)行機(jī)制流程

3.2 太浦河泵站工程

太湖流域管理局調(diào)度指令下達(dá)至上海市水務(wù)局，上海市水務(wù)局將調(diào)度指令下達(dá)至上海市堤防泵閘建設(shè)運(yùn)行中心，上海市堤防泵閘建設(shè)運(yùn)行中心再將調(diào)度指令下達(dá)至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行養(yǎng)護(hù)單位，然后再逐級(jí)報(bào)告調(diào)度指令執(zhí)行情況，執(zhí)行流程見(jiàn)圖3。

圖3 太浦河泵站工程運(yùn)行機(jī)制流程

4 聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制

雖然《太湖流域管理?xiàng)l例》第十七條明確規(guī)定：太浦閘和太浦河泵站由太湖流域管理局下達(dá)調(diào)度指令，但兩座流域綜合治理重點(diǎn)工程卻隸屬于不同的管理單位。如何創(chuàng)新機(jī)制體制，使兩座骨干工程能夠高效聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，從管理角度對(duì)大型閘泵工程聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行探索和實(shí)踐十分必要[1-2]。

2020年，太湖流域管理局蘇州管理局參與太浦河泵站運(yùn)行養(yǎng)護(hù)公開(kāi)投標(biāo)，成為太浦河泵站工程運(yùn)行養(yǎng)護(hù)單位。隨即，太湖流域管理局蘇州管理局成立太浦河泵站工程管理項(xiàng)目部，并于2020年5月正式入駐接管工程運(yùn)行養(yǎng)護(hù)工作。作為太湖流域管理局蘇州管理局的兩個(gè)派出機(jī)構(gòu)，太浦河泵站工程管理項(xiàng)目部和太浦河樞紐管理所采用兩個(gè)機(jī)構(gòu)、一套人員方式對(duì)閘、泵工程進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)行、聯(lián)合管理。聯(lián)合運(yùn)行后太浦河泵站工程機(jī)制執(zhí)行流程見(jiàn)圖4。

圖4 聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下太浦河泵站工程運(yùn)行機(jī)制流程

5 聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制效果

5.1 閘泵工程運(yùn)行得以快速響應(yīng)

原有機(jī)制下，兩座工程、兩套不同機(jī)構(gòu)的不同人員，在閘、泵切換運(yùn)行時(shí)往往需要分別下達(dá)調(diào)度指令，執(zhí)行一整套流程，其中環(huán)節(jié)眾多、過(guò)程繁瑣、效率低下。尤其是作為感潮河段的太浦河，受風(fēng)向、雨量、潮位等多種不確定因素影響時(shí)，情況尤為復(fù)雜。

在實(shí)施聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制后，兩座工程、一套人員，在泵站運(yùn)行調(diào)度指令執(zhí)行期間，當(dāng)水閘上下游水位差滿足供水條件時(shí)，在不改變調(diào)度指令的情況下，經(jīng)口頭請(qǐng)示上級(jí)部門(mén)獲得批準(zhǔn)后，可以快速響應(yīng)，及時(shí)關(guān)閉泵站、開(kāi)啟水閘；或者當(dāng)水閘上下游水位差不滿足供水條件出現(xiàn)倒流時(shí)，經(jīng)口頭請(qǐng)示上級(jí)部門(mén)獲得批準(zhǔn)后，可以快速響應(yīng)，及時(shí)關(guān)閉水閘、開(kāi)啟泵站，這樣大大提高了閘、泵運(yùn)行切換效率。

5.2 工程運(yùn)行成本顯著降低

原有機(jī)制下，在泵站運(yùn)行調(diào)度指令執(zhí)行期間，當(dāng)水閘上下游水位差滿足供水條件需關(guān)閉泵站、開(kāi)啟閘門(mén)時(shí)，受風(fēng)向、雨量、潮位等不確定因素的短時(shí)影響，防御調(diào)度部門(mén)往往不作閘、泵切換運(yùn)行決定，泵站仍繼續(xù)運(yùn)行，無(wú)形中增加了泵站工程運(yùn)行成本。

探索聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制后，出現(xiàn)上述情況，經(jīng)口頭請(qǐng)示上級(jí)部門(mén)獲得批準(zhǔn)后，即可快速關(guān)閉泵站、開(kāi)啟閘門(mén)，滿足正常供水條件的同時(shí)，降低了泵站機(jī)組能耗，節(jié)省了工程運(yùn)行成本。2020年5月—2021年6月，在聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下[3]，太浦河泵站工程在調(diào)度指令執(zhí)行期間節(jié)省臺(tái)時(shí)情況見(jiàn)表1。

由表1可知，聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下，工程運(yùn)行能耗相對(duì)可以節(jié)省29.88%(節(jié)省臺(tái)時(shí)/總臺(tái)時(shí))。

表1 聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下泵站在執(zhí)行調(diào)度指令期間節(jié)省臺(tái)時(shí)情況

5.3 調(diào)度程序更加簡(jiǎn)便

原有機(jī)制下，當(dāng)太浦閘受到上下游水位、風(fēng)向風(fēng)力、地區(qū)雨量、下游水庫(kù)流量以及潮位等多種不確定因素的短時(shí)影響無(wú)法供水時(shí)，往往為了保證下游供水安全，不得不開(kāi)啟太浦河泵站應(yīng)急供水，但短期開(kāi)泵后太浦閘又具備了開(kāi)閘供水條件，如此情況反復(fù)出現(xiàn)，每次開(kāi)閘或開(kāi)泵都要重新分別下達(dá)調(diào)度指令，過(guò)程較為繁瑣。

探索聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制后，太浦閘無(wú)法供水時(shí)，上級(jí)部門(mén)根據(jù)下游水質(zhì)和未來(lái)氣象條件[4]，會(huì)商決策是否下達(dá)調(diào)度指令開(kāi)啟泵站，若開(kāi)啟泵站，則由太浦河泵站工程管理項(xiàng)目部根據(jù)請(qǐng)示的口頭答復(fù)意見(jiàn)，自行控制閘泵的運(yùn)行，直至氣象條件等多種因素趨于平穩(wěn)或消失，上級(jí)部門(mén)下達(dá)調(diào)度指令關(guān)閉泵站。在此過(guò)程中，上級(jí)部門(mén)只需下達(dá)開(kāi)啟泵站和關(guān)閉泵站兩份調(diào)度指令，會(huì)商決策程序更加簡(jiǎn)便。

5.4 突發(fā)水事件處置能力得以增強(qiáng)

2003年黃浦江重大燃油水污染事件和2013年上海朱涇水污染事件至今仍歷歷在目，對(duì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置能力的建設(shè)也引起了人們的重視。閘泵工程聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下，快速的閘泵工程運(yùn)行響應(yīng)、簡(jiǎn)便的調(diào)度決策流程、全天候的水安全保障能力及高效聯(lián)動(dòng)的交流機(jī)制，使突發(fā)水事件處置能力得以增強(qiáng)。

5.5 避免水泵機(jī)組長(zhǎng)期低效率運(yùn)行

原有機(jī)制下，受不確定的氣象條件影響，短期內(nèi)當(dāng)太浦閘上游水位高于下游水位滿足供水條件時(shí)，同河道并列布置的太浦河泵站繼續(xù)負(fù)揚(yáng)程運(yùn)行。軸流泵通用特性曲線見(jiàn)圖5。由圖5可知，隨著揚(yáng)程逐漸降低，流量逐漸增加，軸功率明顯降低，進(jìn)而導(dǎo)致效率降低。

圖5 軸流泵特性曲線

聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制下，當(dāng)太浦河泵站處于負(fù)揚(yáng)程工況時(shí)，及時(shí)關(guān)閉泵站、開(kāi)啟太浦閘，避免了水泵機(jī)組長(zhǎng)期在低效率工況下運(yùn)行。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)太湖流域內(nèi)不同管理機(jī)制的兩座臨近且功能類(lèi)似的大型水利工程進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制的探索與實(shí)踐，驗(yàn)證了在不同管理體制下的兩座工程通過(guò)委托管理方式建立的一個(gè)管理機(jī)構(gòu)的模式具有可行性。在服務(wù)于長(zhǎng)三角生態(tài)綠色發(fā)展示范區(qū)供水安全和水生態(tài)安全的同時(shí)，也為處理太浦河下游地區(qū)突發(fā)的水安全事件提供了時(shí)間上的保障，可為國(guó)內(nèi)存在類(lèi)似情況的水利工程管理單位提供經(jīng)驗(yàn)參考。下一步，希望能進(jìn)一步創(chuàng)新流域水利一體化體制機(jī)制，形成互聯(lián)互通、聯(lián)防聯(lián)控、共建共管、協(xié)作協(xié)同的保障 體系[5]，助推流域或區(qū)域水利高質(zhì)量發(fā)展。