關于太湖流域大型閘泵工程聯合運行機制的探索與實踐

馬士磊 胡書庭 梁加洲

(太湖流域管理局蘇州管理局，江蘇 蘇州 215004)

推動長三角一體化發展是重大國家戰略。保障好流域水安全，事關長三角一體化發展戰略全局。在太湖流域內長三角生態綠色發展示范區率先探索并實踐大型水閘、泵站工程聯合運行機制，構建互聯互通的水利基礎設施網絡，推進互連通、強聯動的水安全保障舉措，是支撐保障長三角一體化高質量發展的重要途徑之一。

1 工程概況

太浦河是長三角生態綠色發展示范區內的一條骨干河道，因溝通太湖和黃浦江而得名，西起江蘇省蘇州市吳江區七都鎮時家港村太湖東岸，東至上海市青浦區金澤鎮池家港村至西泖河入注黃浦江，全長57.62km，流經江浙滬兩省一市。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，見圖1。兩座流域綜合治理重點工程隸屬于不同的管理單位，但在調度方面，《太湖流域管理條例》第十七條明確規定：太浦閘和太浦河泵站由太湖流域管理局下達調度指令。

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境內的太浦河進口，是太湖骨干泄洪河道及環太湖大堤重要口門控制建筑物，工程建成于1959年10月。2012年9月—2014年9月對太浦閘進行除險加固，在原址進行了拆除重建。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配卷揚式啟閉機，南側邊孔設置為套閘。除險加固期間閘底板堰頂高程為0m，設計流量為784m3/s，校核流量為931m3/s。工程任務為防洪、泄洪和向下游地區供水，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工程。工程建成于2003年7月，是太湖流域綜合治理工程中規模最大的單體項目。工程由抽水泵站、攔污柵閘、公路橋、上下游進水河道、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，配套1600kW電機6臺，設計總流量為300m3/s，為大(1)型泵站。工程任務為：?在太浦閘無法自泄關閉時，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；?確保太浦河下游水源地供水安全，特別是金澤水庫于2016年正式投入使用以后，太浦河泵站的戰略地位和重要作用進一步凸顯。另外，太浦河泵站還可與太浦閘“聯手”，發揮調水、改善水質、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，蘇州管理局派出機構——太浦河樞紐管理所作為太浦閘工程現場管理單位，負責太浦閘工程的運行管理工作。

太浦河泵站隸屬于上海市水務局上海市堤防泵閘建設運行中心。工程實行管養分離，采取市場化運作方式，通過公開招標確定工程運行養護單位。管理工作主要包括工程運行管理及維修養護，具體內容有定期試泵、運行、檢查、養護、維修、試驗、觀測、大修、檢測、安全生產、綠化養護等。

3 原有運行機制

3.1 太浦閘工程

太湖流域管理局調度指令下達至蘇州管理局，蘇州管理局再將調度指令下達至太浦河樞紐管理所，然后再逐級報告調度指令執行情況，執行流程見圖2。

圖2 太浦閘工程運行機制流程

3.2 太浦河泵站工程

太湖流域管理局調度指令下達至上海市水務局，上海市水務局將調度指令下達至上海市堤防泵閘建設運行中心，上海市堤防泵閘建設運行中心再將調度指令下達至現場運行養護單位，然后再逐級報告調度指令執行情況，執行流程見圖3。

圖3 太浦河泵站工程運行機制流程

4 聯合運行機制

雖然《太湖流域管理條例》第十七條明確規定：太浦閘和太浦河泵站由太湖流域管理局下達調度指令，但兩座流域綜合治理重點工程卻隸屬于不同的管理單位。如何創新機制體制，使兩座骨干工程能夠高效聯動運行，從管理角度對大型閘泵工程聯合運行機制進行探索和實踐十分必要[1-2]。

2020年，太湖流域管理局蘇州管理局參與太浦河泵站運行養護公開投標，成為太浦河泵站工程運行養護單位。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目部，并于2020年5月正式入駐接管工程運行養護工作。作為太湖流域管理局蘇州管理局的兩個派出機構，太浦河泵站工程管理項目部和太浦河樞紐管理所采用兩個機構、一套人員方式對閘、泵工程進行聯合運行、聯合管理。聯合運行后太浦河泵站工程機制執行流程見圖4。

圖4 聯合運行機制下太浦河泵站工程運行機制流程

5 聯合運行機制效果

5.1 閘泵工程運行得以快速響應

原有機制下，兩座工程、兩套不同機構的不同人員，在閘、泵切換運行時往往需要分別下達調度指令，執行一整套流程，其中環節眾多、過程繁瑣、效率低下。尤其是作為感潮河段的太浦河，受風向、雨量、潮位等多種不確定因素影響時，情況尤為復雜。

在實施聯合運行機制后，兩座工程、一套人員，在泵站運行調度指令執行期間，當水閘上下游水位差滿足供水條件時，在不改變調度指令的情況下，經口頭請示上級部門獲得批準后，可以快速響應，及時關閉泵站、開啟水閘；或者當水閘上下游水位差不滿足供水條件出現倒流時，經口頭請示上級部門獲得批準后，可以快速響應，及時關閉水閘、開啟泵站，這樣大大提高了閘、泵運行切換效率。

5.2 工程運行成本顯著降低

原有機制下，在泵站運行調度指令執行期間，當水閘上下游水位差滿足供水條件需關閉泵站、開啟閘門時，受風向、雨量、潮位等不確定因素的短時影響，防御調度部門往往不作閘、泵切換運行決定，泵站仍繼續運行，無形中增加了泵站工程運行成本。

探索聯合運行機制后，出現上述情況，經口頭請示上級部門獲得批準后，即可快速關閉泵站、開啟閘門，滿足正常供水條件的同時，降低了泵站機組能耗，節省了工程運行成本。2020年5月—2021年6月，在聯合運行機制下[3]，太浦河泵站工程在調度指令執行期間節省臺時情況見表1。

由表1可知，聯合運行機制下，工程運行能耗相對可以節省29.88%(節省臺時/總臺時)。

表1 聯合運行機制下泵站在執行調度指令期間節省臺時情況

5.3 調度程序更加簡便

原有機制下，當太浦閘受到上下游水位、風向風力、地區雨量、下游水庫流量以及潮位等多種不確定因素的短時影響無法供水時，往往為了保證下游供水安全，不得不開啟太浦河泵站應急供水，但短期開泵后太浦閘又具備了開閘供水條件，如此情況反復出現，每次開閘或開泵都要重新分別下達調度指令，過程較為繁瑣。

探索聯合運行機制后，太浦閘無法供水時，上級部門根據下游水質和未來氣象條件[4]，會商決策是否下達調度指令開啟泵站，若開啟泵站，則由太浦河泵站工程管理項目部根據請示的口頭答復意見，自行控制閘泵的運行，直至氣象條件等多種因素趨于平穩或消失，上級部門下達調度指令關閉泵站。在此過程中，上級部門只需下達開啟泵站和關閉泵站兩份調度指令，會商決策程序更加簡便。

5.4 突發水事件處置能力得以增強

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，對突發水污染事件應急處置能力的建設也引起了人們的重視。閘泵工程聯合運行機制下，快速的閘泵工程運行響應、簡便的調度決策流程、全天候的水安全保障能力及高效聯動的交流機制，使突發水事件處置能力得以增強。

5.5 避免水泵機組長期低效率運行

原有機制下，受不確定的氣象條件影響，短期內當太浦閘上游水位高于下游水位滿足供水條件時，同河道并列布置的太浦河泵站繼續負揚程運行。軸流泵通用特性曲線見圖5。由圖5可知，隨著揚程逐漸降低，流量逐漸增加，軸功率明顯降低，進而導致效率降低。

圖5 軸流泵特性曲線

聯合運行機制下，當太浦河泵站處于負揚程工況時，及時關閉泵站、開啟太浦閘，避免了水泵機組長期在低效率工況下運行。

6 結 語

本文通過對太湖流域內不同管理機制的兩座臨近且功能類似的大型水利工程進行聯合運行機制的探索與實踐，驗證了在不同管理體制下的兩座工程通過委托管理方式建立的一個管理機構的模式具有可行性。在服務于長三角生態綠色發展示范區供水安全和水生態安全的同時，也為處理太浦河下游地區突發的水安全事件提供了時間上的保障，可為國內存在類似情況的水利工程管理單位提供經驗參考。下一步，希望能進一步創新流域水利一體化體制機制，形成互聯互通、聯防聯控、共建共管、協作協同的保障 體系[5]，助推流域或區域水利高質量發展。