探析田莊暗渠西北水廠分水口工程改造與日常管理

□張克寧

南水北調中線一期工程自2014年12月12日正式通水以來，已經全面通水6周年，隨著工程供水量持續快速增加，優化了我國水資源配置格局，有力支撐了受水區和水源區經濟社會發展，全力促進了生態文明建設。河北省水資源短缺，地下水超采嚴重，南水北調工程的建設有效緩解我省水資源供需矛盾，為我省經濟和社會帶來巨大效益。工程自第1年度(2014—2015)引江水量不足1.00億m3，到今年第6個年度（2019—2020）引江總量36.51億m3，有力改善了我省中南部地區供用水結構，大幅度提高了受水區供水保障率，明顯提升了居民飲用水水質，群眾的幸福感和獲得感越來越強。

分水口工程是河北省南水北調配套工程中最基本的水工建筑物之一，對南水北調流量控制和水量分配發揮著重要作用，分水口工程及相關設施的平穩、安全、高效運行，是保證整體工程安全平穩運行的關鍵。

1.工程基本情況

1.1 石津干渠工程簡介

石津干渠工程是河北省南水北調配套工程重要組成部分，概算總投資63.92億 元，2014年7月 批 復 可 行 性 研究，2014年12月批復初步設計。

石津干渠工程自中線總干渠田莊分水口分水沿太平河南岸布置無壓箱涵，至趙陵鋪進水閘下游匯入現有的灌溉渠道（石津灌區總干渠），利用石津灌區總干渠輸水至軍齊后分為滄州支線和衡水支線。石津干渠工程渠首設計流量50.0m3/s，多年平均設計引江水量約10.5億m3，承擔著向石家莊、滄州、衡水市區及沿線縣（市、區）的供水任務，同時擔負著崗南、黃壁莊水庫向下游灌區的輸水任務。石津干渠輸水線路總長253.08km，其中，田莊暗渠4.07km，滄州壓力箱涵89.96km，渠道工程159.05km。沿線設有15座城市分水口、26座節制閘、6座跌水、26座農業分水閘、103座農業分水口、8座退水閘。

1.2 田莊暗渠工程簡介

田莊暗渠是石津干渠的渠首段工程，工程起點為南水北調中線工程田莊分水口末端，線路沿古城西路南側規劃綠化帶布置，于趙陵鋪匯入石津干渠明渠段，將南水北調中線總干渠與現有石津灌渠相連，是下游所有供水目標的關鍵通道，總長4.07km，縱坡坡率1/2538，非灌溉期設計流量50m3/s，灌溉期設計流量35m3/s。工程具體包括：進口連接段、進口漸變段、進口閘室段、洞身段、西北水廠分水口、出口閘室段、出口連接段，見圖1。

田莊暗渠工程進口閘底檻高程為72.11m，設有2扇鋼復鑄鐵閘門，門高4.2m，采用手電兩用數字螺桿啟閉機，容量為200/100kN。田莊暗渠工程出口閘高程70.55m，出口閘設有2扇鋼復鑄鐵閘門，目前均為雙向擋水，門高3.80m，采用手電兩用數字螺桿啟閉機，容量為200/100kN。

1.3 西北水廠分水口工程簡介

原石家莊市西北水廠分水口位于工程首端，樁號0+007.00。在田莊暗渠工程建設階段將西北水廠分水口調整至田莊暗渠右洞，樁號1+487.548，與田莊暗渠正交，后接石家莊市南水北調配套輸水管道工程，分水口下游為1孔鋼筋混凝土箱涵結構，長10m，孔口尺寸2m×2m，洞底高程71.55m，箱涵中部設2m×2m鑄鐵閘門，設計流量4.1m3/s。西北水廠分水口工程由于沒有永久征地指標，無法解決征遷問題，設計單位結合實際情況，采用豎井式結構形式，將閘室、啟閉機室等建筑均布置在地面以下。豎井為矩形斷面，鋼筋混凝土結構，尺寸為2.8m×3.2m，頂高程83.00m，在高程77.95m處設啟閉機平臺，啟閉機采用手電兩用數字式螺桿啟閉機。分水口工程按照設計已完成施工，西北水廠分水口于2015年2月投入使用。

2.工程存在問題

2.1 有關設備設施容易腐蝕

由于西北水廠分水口3層結構位于地面以下，且與通水的混凝土箱涵聯通，啟閉機室內長期存在大量水蒸氣，陰暗潮濕環境引起電氣設備及金屬結構腐蝕嚴重，元器件已發霉；分水口閘門長期處于全開狀態，絲杠與啟閉機銹蝕，閘門啟閉機設備已不能實現原有設計功能。

2.2 用電安全存在隱患

由于分水口與輸水通道相通，環境潮濕，啟閉機室內設備存在漏電、短路、燒毀等安全隱患。

2.3 有限空間安全隱患

啟閉機室位于地面以下封閉環境中，自然通風不良，空氣流通不暢，可能存在一氧化碳、硫化氫、蒸汽等有毒有害物質，具有一定安全隱患。

3.改造完善方案

田莊暗渠分水口工程已通水運行近5年，工程管理水平逐步提高，為使工程管理水平和工程整體面貌再上一個新臺階，解決工程中存在的各種問題成為當前工作重點，結合西北水廠分水口工程實際情況，為實現分水口閘門及相關設備設施設計功能，分水口工程主要完成以下改造和完善。

3.1 閘門啟閉機室改造

3.1.1啟閉機室位改造完善

西北水廠分水口目前已經圈入西北泵站永久征地范圍內，因此在原分水口混凝土墻結構上，新建了單層框架結構啟閉機室，建筑面積約19m2，將啟閉機室布置在地面以上，解決啟閉機室內陰暗潮濕問題。

3.1.2 啟閉機室設計要求

將啟閉機安裝高程抬高到地面以上，原西北水廠分水口混凝土墻頂高程由83.0m加高至83.6m，并在混凝土墻頂新建啟閉機平臺。為保證新老墻體結合的緊密性，對原混凝土墻頂進行人工鑿毛、并用水槍沖洗干凈工作面。根據原設計圖紙上的鋼筋分布位置用風鉆對原墻體進行鉆眼，鉆孔直徑與所植鋼筋直徑匹配，鉆孔處需灌注同標號砂漿后再插入鋼筋。建筑風格為現代風格，屋頂形式采用平屋頂加斜檐口，外涂乳膠漆，整體造型簡潔大方。

3.2 金屬結構改造

3.2.1 分水口閘門保持不變

分水口閘底高程71.55m，設計水頭3.2m，設置了1扇單吊點平面鑄鐵工作閘門，尺寸2.0m×2.0m（寬×高），閘門及門框重2.0t。因為采用鑲不銹鋼止水，閘門結構狀況較好，可繼續使用。

3.2.2 更換原啟閉機

由于原啟閉機銹蝕嚴重已無法使用，以及啟閉機安裝高程的變化（由77.95m移至83.60m位置），所以原螺桿長度已不能滿足要求，購置了一臺手電兩用螺桿式啟閉機。啟閉機采用手電兩用數字式螺桿啟閉機，容量為100/50kN，揚程3.6m，螺桿長度約11.0m，啟閉機自重0.7t，在原啟閉機安裝高程77.95m設置螺桿支撐座。啟閉機配備了開度指示裝置、拉壓雙向荷載限制裝置及機械式上下極限限位開關。閘門操作方式為動水啟閉，局部開啟。

3.2.3 啟閉機其他配套設備要求

圖1工程示意圖

豎井內視頻埋管等移至新建啟閉機室內，并完成相應電源接線、防雷接地、照明等設計要求。

3.3 電氣設備改造

由于原啟閉機現地控制屏柜體腐蝕，元器件發霉，對原啟閉機現地控制屏進行了更換，包括新建啟閉機室防雷接地及南水北調配套自動化工程監控系統、視頻監控系統預埋管等。

3.3.1 電氣設備選型

電氣設備的設計選型以技術性能穩定、質量可靠、防護功能高、維護檢修方便、技術先進為原則。屏體選用PK-10型，內裝空氣開關、繼電器、接觸器、電流/電壓表計、UPS不間斷電源、開度荷重儀、直流模塊等，并預留水位計儀表、遠程I/O模塊等設備的安裝位置。啟閉機現地控制屏為屏前檢修，靠墻安裝。

3.3.2 供電方式

西北水廠分水口設置1臺手電兩用螺桿啟閉機，單機功率3kW，其電源引自西北泵站低壓配電屏，經1路低壓電力電纜管敷設至新建閘門啟閉室現地控制屏，為閘室內各用電負荷供電。

4.改造取得效果

西北水廠分水口工程及相關設備設施經過改造完善，取得了較好的效果。

4.1 解決設備腐蝕問題

啟閉機室新建到地面以上后，解決了室內潮濕問題，有效防止了電器設備及金屬結構腐蝕問題的發生。

4.2 便于設備設施日常維修養護

啟閉機室內電氣設備及金屬結構位于地面以上后，方便了設備設施日常維護。

4.3 減少安全隱患

啟閉機室新建到地面以上后，有效的預防了設備漏電、短路、燒毀等安全隱患，減少了工作人員進入有限空間的頻率，將安全隱患降到最低。

4.4 提高工程形象

在原分水口混凝土墻結構上新建啟閉機室的與其他配套工程整體面貌保持一致，提高了工程形象。

5.維修養護建議

為了保障西北水廠分水口工程及相關設備設施的正常使用，保證分水口以下居民安全用水，對現場管理機構提出了工程及設備設施維修養護建議。現場管理機構應按照“經常養護，隨時維修，養重于修，修重于搶”的原則，結合工程設施每年檢查出的問題、缺陷情況編制閘門、啟閉機及電氣設備的年度維護計劃，并嚴格落實。

5.1 閘門定期維修養護

由于分水口閘門位于地下，且與通水暗涵相通，潮濕環境對鋼閘門具有一定的腐蝕作用，所以在閘門的使用過程中更需要科學的養護，以延長水工閘門的使用壽命，保證水工建筑的正常運行。

5.1.1 做好閘門保潔工作

在閘門的運行中，經常對閘門及門槽上的附著物，例如：水生物、雜草、污物進行清理，防止這些污染物對閘門產生腐蝕。

5.1.2 做好閘門的防銹、防腐工作

閘門防銹、防腐主要通過粉刷保護涂料進行保護。在涂保護涂料前應當先鏟除閘門上的油漬、銹漬、灰塵、水生物，完成后進行底漆的涂刷，底漆徹底干透后涂上面漆。

5.1.3 做好閘門損壞零件更換工作

閘門的局部構件（如水封裝置、緊固件、吊耳、吊座）老化、損壞時，應予更換；閘門門葉及其梁系結構發生變形、扭曲、下垂時，應矯形、補強或更換。

5.2 啟閉機定期維修養護

啟閉機械的維修主要是保障閘門的順利開啟和關閉，在維修養護過程中要及時添加啟閉機械齒輪間潤滑油；經常性對啟閉機及相關機械的清理，保持機械的整潔干凈。在制動器上也應經常養護，保證制動器的靈活運轉。

5.3 電氣設備日常維護

啟閉機電氣系統的設備眾多、結構復雜，一旦運維管理不當，則很可能引發嚴重的故障，為此，需要專業人員定期、不定期的對電氣設備進行接線緊固、拆卸、清潔、潤滑等檢修和保養，有效控制電氣設備故障發生率。

6.結語

主要對石津干渠田莊暗渠西北水廠分水口工程存在問題、改造完善方案進行了探析，并提出了分水口工程日常維修養護建議，為今后河北省南水北調配套類似工程完善和維護提供了借鑒。

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