于曹节制闸运行中存在问题及解决措施分析

牛广伟

（安阳市河道事务中心，河南 安阳 455000）

1 工程概况

洹河景观建设于曹节制闸（以下简称于曹闸）工程位于漳卫南运河水系卫河支流洹河安阳市区京港澳高速桥下游（洹河导线桩号34+720处），设计过闸流量2 300 m3/s，为大（2）型工程，主要有节制闸、船闸及配套管理设施，预留船闸位置。于曹闸闸室共7 孔，每孔设2 扇闸门（大门及小门），闸门尺寸为10.64 m×7.9 m，其中大门门叶高4.8 m、小门门叶高3.1 m，采用双扉式平面钢闸门，以液压启闭机操作，大门启闭机采用QPPY-2×1 000 kN，小门启闭机采用QPPY-2×500 kN。于曹闸工程建成投入运行后，不仅提高了市区防洪减灾能力，同时补充了地下水，并形成16.67 hm2的连续水面，打造出“水清、岸绿、景美、游畅”的城市水系景观，改善了生态环境，塑造了宜居环境，促进了安阳市旅游业的发展，对建设秀美宜居城市起到积极的推动作用。但是，于曹闸在多年的工程运行过程中出现了一些问题，导致其不能正常运行，每年汛期给洹河防洪造成安全隐患，严重影响了安阳市区防洪安全。

2 于曹闸运行过程中存在的主要问题

2.1 传感器测量不能正常工作，造成闸门无法正常启闭

于曹闸采用液压式启闭闸门，液压启闭机具有结构简单、体积小、动力强、能避免过载、工作安全等优点。液压式启闭机主要由液压系统和液压缸组成，配套设施有闸门监控系统、视频监控系统、电气设备、照明及防雷接地等。闸门监控系统主要靠传感器测量闸墩两侧闸门启闭高度，当闸墩两侧传感器测量值相对差值超过30 mm 时，闸门启闭装置启动自动保护，启闭机自动停机，以保证闸门及节制闸的安全。液压启闭机传感器采用静磁栅式位移传感器，由磁栅尺和探测杆两部分组成。其中，探测杆为不锈钢方管，探测杆内是精心布置的磁栅源编码整列，它包含游微分测微信息和段地址编码信息，使磁栅尺解析出油缸位移的绝对编码，将传感器位移信号传输到闸门开度显示控制器上。静磁栅式位移传感器位于闸门两侧处桥墩外侧。在于曹闸正常蓄水时，大、小闸门均处于关闭状态，河水从闸门顶部泄流，顺河流下的树枝、水草、垃圾等杂物从闸门顶部直泄冲撞安装在闸门下侧的磁栅尺、探测杆及信号传输线，从而使其发生位移、错位、弯曲、损坏、冲丢，信号传输线冲断导致不能测出数据、测量数据不准确或信号不能传输到控制系统，造成液压启闭机无法正常工作，尤其是进入汛期，当洹河上游发生强降雨，洪水过流时从上游冲下来的树木、垃圾等杂物极易撞击磁栅尺、探测杆及信号传输线，影响于曹闸的安全运行。2016 年7 月19 日，安阳市遭遇自有气象记录以来的最强降雨，平均降雨量318.1 mm，24 h最大降雨量达697 mm，降雨频率达到1 000 a 一遇，洹河水位涨势迅猛，18 时20 分起涨水位67.51 m、流量13.2 m3/s，到 23 时 30 分达到洪峰水位 75.66 mm、洪峰流量1 990 m3/s，整个涨水过程5 h水位上涨7.15 m，从上游冲下来的树木不但将于曹闸闸室堵塞，导致洪水不能顺利下泄，而且将液压启闭机磁栅尺和探测杆撞毁或冲走，导致传感器测量不能正常工作造成闸门无法正常启闭，于曹闸运行瘫痪，给洹河防洪泄洪带来重大安全隐患，严重影响了安阳市区的防洪安全。

2.2 透水性地层绕渗，造成翼墙位移

于曹闸地处洹河冲积平原，地势较为开阔平坦，场地属于冲积平原地貌。闸址左岸为深浅不一的级配不良中等透水性砂层地层，渗透系数为4.83×10-3～6.64×10-3cm/s；右岸为弱透水性的低液限黏土土层，渗透系数为 1.85×10-5～8.52×10-5cm/s。由于闸址两侧地层差异较大，建闸时仅对闸址处及上游铺盖段级配不良的中等透水性砂层地层进行了换填土水平防渗处理。由于节制闸上游翼墙和老堤之间存在侧向绕渗，翼墙后回填土在非汛期正常蓄水时处于饱和土状态，墙后土压力增大，闸下游水位与上游水位相差较大，下游翼墙前后受力不均。沉降位移监测发现，非汛期正常蓄水运行时，左岸下游翼墙向河槽一侧倾斜，位移偏移值最大达20 mm；汛期闸门全开时，上、下游水位基本相同，位移偏移值能减小3～5 mm。翼墙持续发生偏移将对翼墙墙体结构产生损害，缩短建筑物使用年限，对闸体安全造成不利影响。

2.3 液压输油管路长，导致渗漏油及液压压力损失

于曹闸中央控制室布置于节制闸闸体右侧50 m处，由液压机房、控制室、配电房三部分组成，其中配有4 套液压设备及控制设备。由于控制设备和液压设备距闸门距离较远，液压输油管路长达130 m。所以，在运行过程中存在以下问题：①启闭压力损失较大，达不到闸门启闭压力最小值1 000 kN（500 kN），使闸门不能在设定时间完成启闭工作，每扇闸门平均启闭时间为15 min，离控制室液压油站距离越远所需启闭时间越长，特别是最左侧的1 号闸门启闭时间长达25～30 min，在突遇洪水等紧急情况下需快速提升闸门时带来不利影响；②管道过长，接口较多，使得输油管道易发生堵塞、渗漏，需不断补充液压油，不仅严重影响闸门正常启闭，而且造成运行维护成本的增加，同时输油管道的渗漏也对洹河下游河道生态环境造成污染破坏。

3 解决措施

3.1 改装传感器，并移至闸墩临水处新开凿凹槽内

于曹闸闸门选用的静磁栅式位移传感器安装在闸门两侧桥墩的外部，为防止启闭机工作时受到水中的树木、垃圾等漂浮物撞击磁栅尺和探测杆，从而使其发生位移、错位、弯曲、损坏，导致不能测出数据或测量数据不准确，造成液压启闭机无法正常工作，影响于曹闸正常运行。为此，可以将磁栅尺和探测杆形状由矩形改装成半圆柱形，或者在安装静磁栅式位移传感器的闸墩临水处从上到下开凿一矩形凹槽，将磁栅尺和探测杆移至凹槽内，减小或防止树木、垃圾等漂浮物撞击，以保障静磁栅式位移传感器正常工作，同时又便于检修，可以降低运行维护成本、保持水闸美观，确保于曹闸正常运行和防洪安全。

3.2 减缓翼墙位移，采取“上截下排”措施

由于于曹闸左岸绕渗造成其翼墙在汛期与非汛期的位移情况，根据河南省豫北水利勘测设计院印制的《洹河景观建设于曹闸工程地质勘察报告》，并综合沉降位移监测实际情况和场地地层情况，可以采取“上截下排”措施减缓翼墙位移：①在左岸上游翼墙和河道老堤防之间的级配不良中等透水性砂层进行垂直帷幕灌浆，阻断渗水途径；②在左岸上游翼墙后增设混凝土刺墙至老堤防，延长渗径，减小绕渗量；③加强对下游翼墙上布设的排水孔维护，确保排水畅通，减小土压力。

3.3 移建液压泵站房于节制闸主体建筑两侧

于曹闸液压泵站和水闸主体相距较远，所以铺设管道线路较长。在控制闸门的启闭过程中，因液压油路管道铺设线路过长、接口较多，且易渗漏液压油，所以会造成闸门启闭压力损失较多，使闸门不能正常启闭的问题。根据闸址现状布置情况，可将液压泵站与控制系统分开设立。在水闸主体建筑两侧新建2 座液压泵站房，各设2 套泵站，可缩短液压油管路长度，减少管道接口，减少渗漏油和启闭压力损失。并在检修桥内液压管路布设处增设油液回收装置，集中回收后加以处理再利用，避免对下游河道生态环境造成破坏，降低运行维护成本。

4 结语

于曹闸的建成运行在安阳市景观提升和防洪保安工作中发挥了极大的作用。因此，要加强于曹闸运行管理，严格按照操作规程进行日常检查、监测、操控，在汛期或遇到特殊情况时需加大检查、监测频数，以便及时发现问题、解决处理问题，确保于曹闸正常安全运行。