西河闸枢纽为城市生态输水服务的运用规则研究

赵东辉，吴 琼，李栋樑，郭胜男，焦晓辉

（1.赤峰市三座店水库管理局，内蒙古 赤峰 024039；2.海河水利委员会海河下游管理局，天津 300061；3.中国海洋石油服务股份有限公司船舶事业部塘沽作业公司，天津 300452）

1 工程基本情况

西河闸枢纽位于天津市西青区杨柳青镇北，上距大清河、子牙河汇流处12 km，下距北运河与子牙河汇流处15 km，主要功能是拦控大清河、子牙河系洪水，使海河干流的水位、流量不超出安全值，保证天津市及津浦铁路的安全，是天津市防洪的西大门，亦是引黄济津和生态应急调水的重要通道。

西河闸枢纽始建于1958年，先后经历了1963年特大洪水、1976 年唐山大地震和“96·8”洪水等考验，为海河流域下游地区的防洪抗旱安全发挥了巨大作用。20世纪80年代，通过对西河闸等枢纽工程适当合理的调度运用，使得大清河下游洪水调度基本满足3 个方面的要求：①确保天津市安全度汛；②争取为东淀适时排水种麦创造条件；③争取为北大港、团泊洼和独流减河等工程蓄水创造条件。

为充分利用黄河秋冬季节用水淡季的水资源，西河闸枢纽于 1981、1982、2000、2002、2003、2004、2009、2010年秋冬季进行了8次引黄济津输水，累计输水11亿m3。

西河闸枢纽由西河节制闸（控泄流量为1 000 m3/s）、西河船闸（设计为一拖二驳1 500 t）和部分堤防组成。2003—2004 年，西河节制闸进行了除险加固，2006 年通过竣工验收。西河船闸上闸首及上游堤防于2012年进行了除险加固，2014年竣工。除险加固后，西河节制闸、西河船闸和上游堤防作为天津市城市防洪圈的组成部分，达到了200 a 一遇防洪标准。

西河节制闸设计水位闸上6.413 m（1985国家高程基准，下同）、闸下4.833 m，设计流量1 100 m3/s，相应控泄流量1 000 m3/s；校核水位闸上6.913 m、闸下4.413 m，校核流量1 260 m3/s；反向运用时，控泄水位闸上-1.587 m、闸下0.913 m，控泄流量60 m3/s。

2 近年来为城市生态输水服务情况

近年来，为缓解天津市水资源北多南少的局面、满足天津市改善河湖水生态环境需求，西河闸枢纽通过引滦水源为北大港、团泊洼进行生态输水，恢复北大港湿地、团泊洼湿地生态涵养功能，同时兼顾农业灌溉，为天津市南部严重干旱地区提供春播春耕用水，为满足天津水生态环境和农业生产用水需求作出了有力保障。

北大港、团泊洼生态输水路线为：将于桥水库存蓄的引滦水，通过引滦渠道线路经大张庄泵站提升至新引河，经屈家店枢纽闸下引滦输水涵洞转入北运河，流入海河干流，经西河节制闸反向运用，流入静海区黑龙港河港团河，最终注入北大港水库、团泊洼水库。

2016—2020 年，西河节制闸每年都反向运用为北大港、团泊洼进行生态输水，累计输水时长358 d，累计输水量3.794 3亿m3，详见表1。

表1 西河闸枢纽为城市生态输水服务情况统计

3 工程运用存在的关键点

（1）近年来，北大港、团泊洼生态输水一般自10月下旬或11 月初开始，单次输水时长超过40 d，正值北方冬季，需要采取措施保证冰期正常输水。

（2）西河节制闸反向运用时，河道坡降比不利于河水自流，输水线路通过沿途多个水利工程和泵站联合运用实现通水，输水期间需要密切关注水情、水势，减少输水损失；静海区则应提前排查消除阻水点，保证输水线路畅通。

（3）输水期间大张庄泵站出水流量一般为20～25 m3/s，不超过西河节制闸反向运用控泄流量。但是需要注意，若遇线路不畅局部壅水，可能对工程造成损害。

（4）西河节制闸上下游右岸存在泥沙淤积。受上下游水情所限，西河节制闸多数时间处于关闭状态，河道水流的自然流动性受到影响，削弱了河道的自净能力。平时强降雨将地表中的土壤颗粒冲刷到河道中，形成了黏附力较强的淤泥。工程反向运用导致淤积情况加剧，河道的正常功能受到影响。

（5）由于输水期间水位变动频繁，西河节制闸下游右岸翼墙部分砌石表面砂浆脱落、砌石松动；浆砌石护坡存在裂缝，部分裂缝内部土壤流失。

4 反向控制运用规则

4.1 一般规则

（1）工程生态输水反向运用应按上级主管部门的指令进行。在接到调度指令后，及时做好闸门运行准备工作，在指令规定的时间内调整好闸门；杨柳青水文站做好水文测报工作，过流时观测水闸上下游流态，每日8、16 时进行测流，测流结果出来后及时上报。

（2）对上级主管部门的指令应详细记录、复核，执行完毕后，向上级主管部门报告，留存水闸操作运行记录。

（3）为确保闸门运行安全、防止引起闸门共振和河底冲刷，在提闸前，根据上下游水位及提闸孔数，经西河闸水力调度系统软件计算得出反向输水流量，若反向运行流量超过设计控制指标运用时，应进行分析论证和安全复核，提出可行的运用方案，报经上级主管部门批准后施行。

（4）调度指令要求全力输水时，根据工程现场上下游水位差、风向等影响因素，及时调整闸门开度，在确保工程安全及不出现倒流情况下，力求实现生态输水流量最大化。

（5）加强和规范值班工作，按调度指令要求严格工程控制运用，做到闸门精细、科学运用。根据水文站实测流量，及时调整闸门开度，确保完成输水任务。

（6）当水闸上、下游河道水体被污染和水闸保护范围内有影响工程安全的活动时，应及时采取处理措施，并向上级主管部门报告。

（7）当来水水质不能满足用水单位要求时，应向上级主管部门报告，并按上级部门指令减少流量直至停止输水。

4.2 闸门操作流程

（1）接到上级主管部门水闸调度命令后，由单位主管领导和工程负责人签发后，再由技术负责人执行调度命令。

（2）闸门操作条件为动水启闭，运行方式为先启升中间3、4 孔，再启升2、5 孔，最后启升两侧边孔1、6孔；闭闸时与提闸顺序相反。

（3）闸门反向运用时，启闭闸的次序与正向运用相同，但更应注意防冲，尽可能小流量运行，流量不得超过60 m3/s，流速不得超过上游河道的不冲流速0.82～1.07 m/s。

（4）闸门启升或关闭时，指挥人员和工作人员必须巡视闸门运行情况，发现异常状况或漂浮物卡在闸门槽内应及时停止操作，待处理完毕后，再运行操作。

（5）为防止闸门橡胶止水撕裂，启闭过程中需用水润湿门槽方可启动。

5 工程运行管理建议

5.1 加强冰期管理，确保运行安全

西河节制闸冬季采用2台22 kW空压机破冰，防止建筑物及闸门受冰压力作用而损坏。冰冻期间启闭闸门前，必须采取措施清除闸门周边和运转部位的冻结，确保在闸门附近无冰的情况下进行。启闭闸门时，必须事先检查闸门启闭设备、止水、门槽及润滑系统是否冻结，如有阻碍闸门启闭现象，应立即予以清除，试动作后方能启闭。解冻期间不宜输水，如必须输水，不能将全部闸门开启，应将部分闸门提出水面或小开度输水。

5.2 加强检查观测，遵守管理制度

根据本单位制定的水闸技术管理实施细则，着重在输水前后、冰冻期起始和结束时，组织专业人员进行定期检查，发现隐患、异常及时处理、上报；检查内容全面，工程观测规范，对工程、水文等重点部位做到全面掌控；记录详细规范，编写检查报告，并将检查报告报上级主管部门备案。坚持全年闸门定期试运行制度，确保闸门在任何时期提得起、放得下、运行安全。

5.3 抓实顶层设计，打通关键环节

生态输水涉及多个行政区域、单位和部门之间的协同联动，输水线路节点众多。应由牵头部门统筹考虑输水任务、线路选择和维护、河道清障清淤、水文测报、水费测算等事宜，建立沟通协调机制，召开联席会议，明确职责分工，签订有关协议，确保输水畅通。

5.4 夯实基础工作，做好运行保障

杨柳青水文站做好输水期间水文测报工作；水管单位提供人员和技术保障，如输水期间遇节假日，需做好应急值守准备；技术人员随时待命，对突发事件及时处置；充分利用河长制工作平台，协调杨柳青河道清理队定期清理河道淤泥，集中打捞水面漂浮物，确保河道畅通和输水质量。

5.5 统筹规划安排，精心维修养护

对工程隐患情况清楚，并登记造册；工程隐患未处理前，应有安全应对措施，同时积极联系有关技术支撑单位查找问题形成的原因，研究制定解决方法，编制相应的维修规划以及实施计划。在输水期结束后，有计划、分步骤地维修养护，发挥工程效益。