南水北調焦作管理處閘門調度經驗淺談

李效賓+紀明輝+楊勇

摘 要：南水北調中線沿線設有64座節制閘，為確保輸水調度運行安全，結合中線工程運行實際，選取焦作管理處節制閘以往閘門開度、閘前水位、水頭差、過閘流量等基本水情信息數據作為樣本； 通過研究分析，擬合出閘門開度與過閘流量的關系式，歸納焦作管理處節制閘閘調度經驗。通過閘門開度調度經驗分析，提出適節制閘過流量的計算方法，同時為總調中心對中線干渠節制閘閘門調度提供數據樣本和數據參考。盡管過閘流量計算公式不嚴格，但對我們調節閘門仍有重要的指導意義。從而在保證工程安全、輸水安全、盡量減小對供水影響的前提下，完成調度任務。

關鍵詞：閘門開度；過閘流量；運行調度；南水北調

中圖分類號：TV68 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0094-01

1 研究背景

南水北調中線工程自丹江口水庫引水，途徑河南、河北、天津、北京四省（市），工程線路長，運行工況復雜，無調蓄水庫，輸水調度技術難度大。焦作段工程是整個中線工程唯一穿越主城區的工程，外圍環境極其復雜，涉及沿線4區1縣，30個行政村，各類穿越項目穿越跨越臨接南水北調工程，發生突發事件的危險源較多、可能性較大[1-5]。金結、機電、35kV供電線路運行目前還不十分穩定，存在閘門失控、供電線路斷電、通訊光纜中斷等風險。各類維護作業、后穿越施工等也給電纜、光纜安全帶來威脅。運行調度規范化水平還有待提升，違反操作規程、工作疏忽大意等，造成閘門誤操作的安全風險依然存在。

因此，本次選取焦作管理處轄區閆河節制閘和聵城寨節制閘水情信息數據作為樣本，分析總結出節制閘閘門開度與過閘流量的關系，為保證工程安全運行提供數據參考。

2 工程概況

南水北調中線干線全長1432千米，共有64座節制閘。其中焦作段全長38.46千米，共有2座節制閘（閆河節制閘、聵城寨節制閘）、3座分水閘、3座退水閘參與調度。閆河閘站為節制閘站，共設4孔閘門，孔口尺寸為6.5×6.7m，設計流量為265m3/s，加大流量為320m3/s，設計水位為105.15m，加大水位為105.78m。聵城寨閘站為節制閘站，共設4孔閘門，孔口尺寸為6.5×6.4m，設計流量為260m3/s，加大流量為265m3/s，設計水位為103.54m，加大水位104.15m。

3 輸水調度原則

南水北調中線干線工程雖然已經過2個輸水調度年度，但工程供水量、總干渠輸水量，還遠未達到設計能力，在輸水調度過程中，應遵循以下原則：（1）盡可能保證輸水流量平衡的原則。（2）盡可能保證運行水位穩定的原則。（3）盡可能保證建筑物安全的原則[1-5]。

4 輸水調度運行方式

焦作段總干渠采用明渠輸水，渠道為混凝土襯砌，采用閘前常水位運行方式，該模式也稱為下游常水位控制，即各渠段的水位控制點位于下游節制閘閘前，輸水穩定時，閘前水位控制在各控制點的附近，控制點對應的水位稱為目標水位。在輸水調度過程中，通過調整閘門開度，保證按照輸水流量，保持水位在目標水位附近。運行調度過程中盡量保持渠段節制閘閘前水位的穩定。節制閘閘前目標水位一般按設計水位控制[1-6]。

5 閆河節制閘、聵城寨節制閘閘門開度經驗

為了能高效科學地應對突發事件，做好輸水調度應急工作，根據2014年12月12日-2016年12月31日的水情信息記錄，將閆河節制閘、聵城寨節制閘水情數據進行統計梳理，以節制閘設計水位為常水位，將閘門開度及水頭差、瞬時流量形成節制閘閘門開度經驗值匯總表，供工作參考，以在保證工程安全、輸水安全、盡量減小對供水影響的前提下，完成調度任務。

6 結語

通過數據統計分析，筆者編制了過閘流量計算公式，對渠道節制閘的過閘流量進行計算。閆河節制閘過閘流量與閘門平均開度呈y=0.1095x的線性關系，聵城寨節制閘過閘流量與閘門平均開度呈y=0.0843x的線性關系。具體關系圖如圖1、圖2。

聵城寨節制閘的計算結果與測量值符合良好，閆河節制閘計算結果與測量值差別較大。經過分析原因可能有以下三種：

（1）該節制閘處的流量計測量不準確；（2）該節制閘閘前、閘后水位數據，不是嚴格的節制閘前、后水位；（3）在統計過程中閆河節制閘的樣本統計過程中存在誤差導致。

過閘流量的準確計算，是仿真和實現自動化調度的基礎。如果過閘流量計算的結果不理想，水量自動化調度系統與設備可能淪為擺設。因此，我們下一步有意義的工作主要有以下兩個方面：

（1）流量計的率定，使測量結果貼近真實值，同時為計算結果的比對提依據；（2）整理每座閘門開度與流量的關系，收集足夠多的樣本，在今后樣本收集過程中，應該在樣本數值選取和樣本數量上多下功夫。

通過整理焦作段閘門開度與流量的關系，提出適應該座閘過流量的計算方法，同時為總調中心對中線干渠節制閘閘門調度提供數據樣本和數據參考。盡管過閘流量計算公式不嚴格適用于中線干渠節制閘流量的計算，但對我們調節閘門仍有重要的指導意義。（若忽略其他參數的變化，流量與開度成線性關系）

參考文獻

[1]黃會勇，毛文耀，范杰.南水北調中線一期工程輸水調度方案研究[J].人民長江，2010，（16）：8-13.

[2]陳文學，劉之平，吳一紅，等.南水北調中線工程運行特性及控制方式研究[J].南水北調與水利與科技，2009，7（6）：8-12.

[3]王玲玲.南水北調中線總干渠節制閘控制運行方式研究[D]鄭州：鄭州大學，2010.

[4]黃會勇，毛文耀，范杰，等.南水北調中線一期工程輸水調度方案研究[J].人民長江，2010，41（16）：8-16.

[5]長江水利委員會長江勘測設計研究院.南水北調中線一期工程可行性研究總報告[R].2005.

[6]杜霞，耿雷華.南水北調中線工程運行風險分析[J].水利水電技術，2011，42（3）：85-88.endprint