病险水闸工程运用管理探讨

刘智超，辛梦玉，高 明，申建奎

（海河水利委员会海河下游管理局，天津 300452）

1 海河防潮闸工程概况

海河防潮闸位于天津市滨海新区海河干流入海口，始建于1958年，主要功能是汛期宣泄洪涝水入海，非汛期挡潮挡沙及蓄水。工程为Ⅰ级建筑物，共8孔，每孔净宽8 m，闸室总宽76 m，闸门型式为双扉式平板钢闸门，共16扇，闸门高5.50 m、宽8.25 m，采用16台固定卷扬式启闭机启闭；闸底板高程为-6.0 m（大沽高程，本节同），闸门顶高程为5.00 m；闸上设计水位2.60 m、闸下设计水位2.30 m，设计流量1 200 m3/s。

海河防潮闸建成以来，在海河下游地区尤其是天津市抵御洪涝潮灾害、保障经济社会的安定和促进经济社会可持续发展中发挥了重要作用。由于工程存在整体沉降不满足挡潮要求、抗滑稳定不满足规范要求、结构损坏、年久失修、工程老化等问题，于2009年1月经安全鉴定被评定为“三类闸”。

2 工程安全运行情况

被鉴定为三类病险水闸后，海河防潮闸作为天津200 a一遇城市防洪圈东部海挡防线上不可替代的重要建筑物，仍坚持带病运行，在防洪、挡潮、排沥等方面发挥着重要作用。

2.1 泄洪排涝情况

为保障病险水闸工程安全运用，海河防潮闸管理处制定了《三类闸安全运行方案》和《海河防潮闸（三类闸）防汛防潮安全运行应急预案》，在启闭闸门时，严格按照要求平潮启闭，确保闸体稳定安全。10 a来，工程先后抵御了2012年“7·21”“7·25”及2016年“7·20”等多次强降雨过程及2018年10号台风“安比”，共启闭1 416次，累计泄水38.93亿m3。工程运用情况，详见表1。

表1 海河防潮闸泄洪特征值

2.2 挡潮运用情况

尽管先天设计挡潮标准较低，加上整体沉降严重，工程挡潮高度严重不足，但在挡潮方面仍发挥了重要作用，先后抵御了2018年10号台风“安比”等引发的多次风暴潮。11 a来，海水漫顶向海河干流倒灌现象共发生54次，其中仅2018年发生13次。2016年10月22日最高潮位达到6.01 m（大沽冻结高程，本节同），超过闸门顶高程71 cm；2018年8月17日19∶00最高潮位达到5.99 m，超过闸门顶高程69 cm；2019年8月11日23:00最高潮位达到6.16 m，超过闸门顶高程86 cm。海河防潮闸2018年越闸潮位情况，详见表2。

表2 海河防潮闸2018年越闸潮位统计

2.3 蓄水保水情况

经天津市防汛抗旱部门协请，水利部海委及海河下游管理局下达调度单，海河防潮闸闸上水位按照2.0～2.2 m（大沽冻结高程，本节同）控制。因此，当水位超过2.2 m时，海河防潮闸管理处赶潮提闸泄水。目前，海河防潮闸闸上河道水位多处于2.0～2.2 m。

3 工程存在问题

当前，中国特色社会主义进入新时代，社会主要矛盾也随之发生了转化。人民日益增长的美好生活需要给水利工作提出了更严格要求，海河防潮闸病险工程在原本承担的防洪、排涝、挡潮、御砂等功能同时，增加了水生态保护、上游河道水位调节、水资源调度与配置等功能。目前，距离上次安全鉴定已经过去11 a，工程也已投入运行超过60 a，其存在的安全隐患有进一步恶化的趋势。

3.1 挡潮高度不足

2018年6月实际测量结果显示，目前海河防潮闸沉降1.40 m（大沽高程，本节同），在2009年进行安全鉴定时沉降1.20 m基础上再沉降了0.20 m，现状闸门顶高程仅为3.60 m。根据国务院2008年批复的《海河流域防洪规划》，天津城市防洪标准为200 a一遇，闸下潮位为5.18 m，现状闸门顶高程低于设计潮位1.58 m，已不满足防洪（潮）运用要求。现海河防潮闸挡潮重现期仅相当于约1 a一遇，自安全鉴定至今，海水漫顶向海河干流倒灌现象除2017年外年年发生，共发生54次。

3.2 混凝土构件破损严重

受沉降及1976年唐山大地震影响，空箱混凝土墙及翼墙共存在9条贯穿性裂缝，局部出现孔洞，严重破坏了自身稳定；伸缩缝开裂严重，最大开裂缝15 cm。闸墩等混凝土构件部分钢筋锈蚀外露，排架柱混凝土碳化严重。交通桥T梁、检修桥大梁、桥板、桥墩牛腿等混凝土构件破损严重，锈蚀严重的混凝土胀裂并引发表层混凝土脱落，主筋外露，影响交通桥的稳定与安全。

3.3 金属结构锈蚀严重

闸门已经运用60 a，大大超过规范规定的使用年限（30 a）。钢闸门锈蚀严重，局部出现锈穿现象，导致闸门自重不足；闸门应力不满足规范要求，闭门力不满足运行要求。焊缝存在超标缺陷，钢闸门防腐系统失效，丧失了保护功能。启闭机由于频繁运用，老化严重，传制动系统在实际操作中故障频发。2018年以来，先后出现第四孔上闸门传动轴断轴、第八孔上闸门西侧钢丝绳提闸启动断股等突发状况，经过运行人员谨慎操作，才避免了险情的进一步扩大。

3.4 电器设备老化

动力配电柜、现地操作柜等部分元器件老化严重，已经无法购买到匹配配件。继电器、互感器、行程开关等构件老化，灵敏度欠佳，已进入故障高发期。箱式变电站的部分设备老化，由于均属非标产品已无法进行设备元器件更换。站址基础较低，由于下游挡潮墙不连续，如再次发生1992年风暴潮水，变电站面临被淹没或冲毁的危险，影响海河防潮闸供电安全。

3.5 闸楼及管护设施存在隐患

闸楼自建闸一直使用至今，目前木结构楼顶遭腐蚀，四角形屋顶铺筑的琉璃瓦风化脱落、漏雨严重，造成闸体受潮，因控制楼内布置较多电气设备，从而形成了一定的安全隐患。办公区建设于海河老河道上，由于办公楼设有桩基，致使办公楼与管理区出现了严重的不均匀沉降，给、排水等地下管道多次发生爆管、断裂；防汛仓库及综合办公楼漏雨严重；管理处院内道路坑洼不平。

4 建议

病险水闸工程是防洪体系中的薄弱环节和短板。在“摘帽”前，水闸管理单位及其上级主管部门要站在对人民负责的高度提高对做好病险水闸安全运行管理工作的认识，本着实事求是原则，强化工程检查观测、开展日常维修养护和进行科学的控制运用，同时建议做好以下工作。

4.1 加快水闸除险加固前期工作

开展工程除险加固是消除病险水闸安全隐患的治本措施。自2009年以来，海河防潮闸除险加固工程一直处于前期论证阶段。但由于工程本身为天津市重点文物保护单位，兴建于“大跃进”时期，具有一定的文物价值，导致除险加固项目在技术方案论证基本成熟的情况下仍迟迟无法立项。建议进一步协调天津市及国家文物部门，加快文物前置要件办理工作，为除险加固项目立项实施创造条件。

4.2 研究病险水闸限制运用措施

按照《水闸安全鉴定管理办法》（水建管〔2008〕214号）第二十条规定，“对鉴定为三类、四类的水闸，应采取除险加固、降低标准运用或报废等相应处理措施，在此之前必须制定保闸安全应急措施，并限制运用，确保工程安全”，因此必须研究做好除险加固实施前工程限制运用问题。鉴于本工程在天津城市防洪圈海挡防线上发挥着不可替代作用，建议将目前闸门顶部高约50 cm的临时挡水设施拆除，避免在高潮位风暴潮作用下闸体失稳。考虑到天津市在海河口兴建了海河口泵站且运用成熟，建议逐渐减少海河防潮闸运用频次，直至将海河排涝任务全部转由泵站承担，只有在海河南系或海河北系发生洪水且需要通过海河干流行洪时，再考虑海河防潮闸与泵站联合运用排水。在主汛期，如遇设计洪水等极端工况，为保证水闸抗滑稳定安全应将全部闸门提出水面畅泄。

4.3 注重工程非工程措施应用

强化责任意识，按照《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国防汛条例》等，汛期前落实地方防汛责任人，明确水闸行政、技术和巡查“三个责任人”，建立健全病险水闸应急度汛组织体系，强化工程巡查、值班值守和工程检查等工作。由于病险水闸各部位老化严重，易出现突发险情，因此必须针对工程运行中可能出现的各种险情制定完善操作性强、行之有效的应急预案，并依据《地方各级人民政府行政首长防汛抗旱工作职责》等要求，将有关预案报送本行政区域防汛抗旱组织机构备案。根据已制定的各项应急预案加强模拟演练，提高应急处置能力，确保在遇到险情时能够按照预案要求，准确迅速做出反应。

4.4 积极争取进行专项应急处理

根据工程实际，积极争取对严重病险隐患进行专项防汛应急处理。尽管专项应急处理根本不可能完全修复严重损坏的工程或者消除原本存在的严重安全隐患，更解决不了工程运用不达标问题，但是可以使一些影响工程日常安全运用的严重损坏得到部分修复，使一些影响工程日常安全运用的严重病险隐患在一定期限内得到一定程度控制，短期内应急保障度汛安全或降低标准运行后的基本安全。有关部门在项目安排和资金分配时，应认真贯彻落实科学发展观，对病险工程给予足够关注和重点考虑。