病險水閘工程運用管理探討

劉智超，辛夢玉，高 明，申建奎

（海河水利委員會海河下游管理局，天津 300452）

1 海河防潮閘工程概況

海河防潮閘位于天津市濱海新區海河干流入?？?，始建于1958年，主要功能是汛期宣泄洪澇水入海，非汛期擋潮擋沙及蓄水。工程為Ⅰ級建筑物，共8孔，每孔凈寬8 m，閘室總寬76 m，閘門型式為雙扉式平板鋼閘門，共16扇，閘門高5.50 m、寬8.25 m，采用16臺固定卷揚式啟閉機啟閉；閘底板高程為-6.0 m（大沽高程，本節同），閘門頂高程為5.00 m；閘上設計水位2.60 m、閘下設計水位2.30 m，設計流量1 200 m3/s。

海河防潮閘建成以來，在海河下游地區尤其是天津市抵御洪澇潮災害、保障經濟社會的安定和促進經濟社會可持續發展中發揮了重要作用。由于工程存在整體沉降不滿足擋潮要求、抗滑穩定不滿足規范要求、結構損壞、年久失修、工程老化等問題，于2009年1月經安全鑒定被評定為“三類閘”。

2 工程安全運行情況

被鑒定為三類病險水閘后，海河防潮閘作為天津200 a一遇城市防洪圈東部海擋防線上不可替代的重要建筑物，仍堅持帶病運行，在防洪、擋潮、排瀝等方面發揮著重要作用。

2.1 泄洪排澇情況

為保障病險水閘工程安全運用，海河防潮閘管理處制定了《三類閘安全運行方案》和《海河防潮閘（三類閘）防汛防潮安全運行應急預案》，在啟閉閘門時，嚴格按照要求平潮啟閉，確保閘體穩定安全。10 a來，工程先后抵御了2012年“7·21”“7·25”及2016年“7·20”等多次強降雨過程及2018年10號臺風“安比”，共啟閉1 416次，累計泄水38.93億m3。工程運用情況，詳見表1。

表1 海河防潮閘泄洪特征值

2.2 擋潮運用情況

盡管先天設計擋潮標準較低，加上整體沉降嚴重，工程擋潮高度嚴重不足，但在擋潮方面仍發揮了重要作用，先后抵御了2018年10號臺風“安比”等引發的多次風暴潮。11 a來，海水漫頂向海河干流倒灌現象共發生54次，其中僅2018年發生13次。2016年10月22日最高潮位達到6.01 m（大沽凍結高程，本節同），超過閘門頂高程71 cm；2018年8月17日19∶00最高潮位達到5.99 m，超過閘門頂高程69 cm；2019年8月11日23:00最高潮位達到6.16 m，超過閘門頂高程86 cm。海河防潮閘2018年越閘潮位情況，詳見表2。

表2 海河防潮閘2018年越閘潮位統計

2.3 蓄水保水情況

經天津市防汛抗旱部門協請，水利部海委及海河下游管理局下達調度單，海河防潮閘閘上水位按照2.0～2.2 m（大沽凍結高程，本節同）控制。因此，當水位超過2.2 m時，海河防潮閘管理處趕潮提閘泄水。目前，海河防潮閘閘上河道水位多處于2.0～2.2 m。

3 工程存在問題

當前，中國特色社會主義進入新時代，社會主要矛盾也隨之發生了轉化。人民日益增長的美好生活需要給水利工作提出了更嚴格要求，海河防潮閘病險工程在原本承擔的防洪、排澇、擋潮、御砂等功能同時，增加了水生態保護、上游河道水位調節、水資源調度與配置等功能。目前，距離上次安全鑒定已經過去11 a，工程也已投入運行超過60 a，其存在的安全隱患有進一步惡化的趨勢。

3.1 擋潮高度不足

2018年6月實際測量結果顯示，目前海河防潮閘沉降1.40 m（大沽高程，本節同），在2009年進行安全鑒定時沉降1.20 m基礎上再沉降了0.20 m，現狀閘門頂高程僅為3.60 m。根據國務院2008年批復的《海河流域防洪規劃》，天津城市防洪標準為200 a一遇，閘下潮位為5.18 m，現狀閘門頂高程低于設計潮位1.58 m，已不滿足防洪（潮）運用要求?，F海河防潮閘擋潮重現期僅相當于約1 a一遇，自安全鑒定至今，海水漫頂向海河干流倒灌現象除2017年外年年發生，共發生54次。

3.2 混凝土構件破損嚴重

受沉降及1976年唐山大地震影響，空箱混凝土墻及翼墻共存在9條貫穿性裂縫，局部出現孔洞，嚴重破壞了自身穩定；伸縮縫開裂嚴重，最大開裂縫15 cm。閘墩等混凝土構件部分鋼筋銹蝕外露，排架柱混凝土碳化嚴重。交通橋T梁、檢修橋大梁、橋板、橋墩牛腿等混凝土構件破損嚴重，銹蝕嚴重的混凝土脹裂并引發表層混凝土脫落，主筋外露，影響交通橋的穩定與安全。

3.3 金屬結構銹蝕嚴重

閘門已經運用60 a，大大超過規范規定的使用年限（30 a）。鋼閘門銹蝕嚴重，局部出現銹穿現象，導致閘門自重不足；閘門應力不滿足規范要求，閉門力不滿足運行要求。焊縫存在超標缺陷，鋼閘門防腐系統失效，喪失了保護功能。啟閉機由于頻繁運用，老化嚴重，傳制動系統在實際操作中故障頻發。2018年以來，先后出現第四孔上閘門傳動軸斷軸、第八孔上閘門西側鋼絲繩提閘啟動斷股等突發狀況，經過運行人員謹慎操作，才避免了險情的進一步擴大。

3.4 電器設備老化

動力配電柜、現地操作柜等部分元器件老化嚴重，已經無法購買到匹配配件。繼電器、互感器、行程開關等構件老化，靈敏度欠佳，已進入故障高發期。箱式變電站的部分設備老化，由于均屬非標產品已無法進行設備元器件更換。站址基礎較低，由于下游擋潮墻不連續，如再次發生1992年風暴潮水，變電站面臨被淹沒或沖毀的危險，影響海河防潮閘供電安全。

3.5 閘樓及管護設施存在隱患

閘樓自建閘一直使用至今，目前木結構樓頂遭腐蝕，四角形屋頂鋪筑的琉璃瓦風化脫落、漏雨嚴重，造成閘體受潮，因控制樓內布置較多電氣設備，從而形成了一定的安全隱患。辦公區建設于海河老河道上，由于辦公樓設有樁基，致使辦公樓與管理區出現了嚴重的不均勻沉降，給、排水等地下管道多次發生爆管、斷裂；防汛倉庫及綜合辦公樓漏雨嚴重；管理處院內道路坑洼不平。

4 建議

病險水閘工程是防洪體系中的薄弱環節和短板。在“摘帽”前，水閘管理單位及其上級主管部門要站在對人民負責的高度提高對做好病險水閘安全運行管理工作的認識，本著實事求是原則，強化工程檢查觀測、開展日常維修養護和進行科學的控制運用，同時建議做好以下工作。

4.1 加快水閘除險加固前期工作

開展工程除險加固是消除病險水閘安全隱患的治本措施。自2009年以來，海河防潮閘除險加固工程一直處于前期論證階段。但由于工程本身為天津市重點文物保護單位，興建于“大躍進”時期，具有一定的文物價值，導致除險加固項目在技術方案論證基本成熟的情況下仍遲遲無法立項。建議進一步協調天津市及國家文物部門，加快文物前置要件辦理工作，為除險加固項目立項實施創造條件。

4.2 研究病險水閘限制運用措施

按照《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214號）第二十條規定，“對鑒定為三類、四類的水閘，應采取除險加固、降低標準運用或報廢等相應處理措施，在此之前必須制定保閘安全應急措施，并限制運用，確保工程安全”，因此必須研究做好除險加固實施前工程限制運用問題。鑒于本工程在天津城市防洪圈海擋防線上發揮著不可替代作用，建議將目前閘門頂部高約50 cm的臨時擋水設施拆除，避免在高潮位風暴潮作用下閘體失穩。考慮到天津市在海河口興建了海河口泵站且運用成熟，建議逐漸減少海河防潮閘運用頻次，直至將海河排澇任務全部轉由泵站承擔，只有在海河南系或海河北系發生洪水且需要通過海河干流行洪時，再考慮海河防潮閘與泵站聯合運用排水。在主汛期，如遇設計洪水等極端工況，為保證水閘抗滑穩定安全應將全部閘門提出水面暢泄。

4.3 注重工程非工程措施應用

強化責任意識，按照《中華人民共和國防洪法》《中華人民共和國防汛條例》等，汛期前落實地方防汛責任人，明確水閘行政、技術和巡查“三個責任人”，建立健全病險水閘應急度汛組織體系，強化工程巡查、值班值守和工程檢查等工作。由于病險水閘各部位老化嚴重，易出現突發險情，因此必須針對工程運行中可能出現的各種險情制定完善操作性強、行之有效的應急預案，并依據《地方各級人民政府行政首長防汛抗旱工作職責》等要求，將有關預案報送本行政區域防汛抗旱組織機構備案。根據已制定的各項應急預案加強模擬演練，提高應急處置能力，確保在遇到險情時能夠按照預案要求，準確迅速做出反應。

4.4 積極爭取進行專項應急處理

根據工程實際，積極爭取對嚴重病險隱患進行專項防汛應急處理。盡管專項應急處理根本不可能完全修復嚴重損壞的工程或者消除原本存在的嚴重安全隱患，更解決不了工程運用不達標問題，但是可以使一些影響工程日常安全運用的嚴重損壞得到部分修復，使一些影響工程日常安全運用的嚴重病險隱患在一定期限內得到一定程度控制，短期內應急保障度汛安全或降低標準運行后的基本安全。有關部門在項目安排和資金分配時，應認真貫徹落實科學發展觀，對病險工程給予足夠關注和重點考慮。