关于河道分洪闸运行与管理问题的思考与分析
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摘要：本文主要就分洪闸的调度运行与安全管理问题进行了深入的分析与探讨,认为通过分洪闸的合理运用,可防止过闸水流对河床的冲刷。分洪闸因管理不善,或运行不当,极易造成下游河道的冲刷。本文就此展开论述，谈了谈自己的观点和看法，可供同行参考与借鉴。
中图分类号： TV66 文献标识码： A 文章编号：
前言
分洪闸的消能防冲和控制运用历来是一个十分重要的课题。与一般的水闸相比，分洪闸的闸下冲刷更是一种普遍现象，若不采取适当的措施，势必严重冲刷下游河道，甚至冲毁消力池，淘空闸基，威胁闸身安全，引起水闸失事。为了保证分洪闸的安全使用，防止水流对闸后河床的有害冲刷，要求管理者能根据现有的水力学理论，了解过闸水流的特性，合理运用，才能保证水闸建成后的安全运行。应强调指出，对于重要的大型水闸，更须注意管理运用中的安全监测以及对消能工进行维护检修。本文就分洪闸的调度运行及其相应的安全管理进行探讨。
一、有关分洪闸的特点概述
水闸是控制水位、调节泄洪流量的建筑物，既起挡水作用又起宣泄洪水作用，因此它兼有挡水建筑物和泄水建筑物的工作特点。而分洪闸是用来分泄天然河道洪水的一种水闸。在天然河道遭遇特大洪水而宣泄能力不足时，为防止洪水泛滥成灾，开启闸门分洪，将河道不能安全下泄的多余洪水泄入分洪区或分洪道。分洪闸通常建造在主河道的一侧，位于分洪河道的入口处平时不泄水，一旦上游水位达到分洪水位，闸门迅速全部打开，短时间内达到较大分洪流量，可能会冲刷下游河道。其泄流特点是：①闸门迅速开启，流量突然增大，常常是流量最大时，上下游水位差亦最大。随着下游水位的缓慢升高，闸门可能出现各种水流的衔接形式，还有可能出现波状水跃等不利流态。②进口流态不对称。由于分洪闸位于主河道的一侧，进流条件不对称，虽然经上游导流设施和闸孔的调整，仍不免发生偏斜，如果闸下消能和扩散不良时，容易出现偏流折冲现象。③下游水位上升缓慢。分洪河道入口处的分洪闸，闸下水位虽然能随着分洪流量的增加逐渐抬高，但因闸门开启迅速，下游水位上升的滞后现象十分明显，不利于水闸的消能防冲。
二、有关闸门的控制问题分析
水闸下游出现严重的冲刷，并不罕见，有些是设计、施工问题。例如设计流量偏小，消能防冲措施不当，施工质量低劣等。但有很大的一部分是由于闸门控制运用不当引起的。以往因不按闸门操作规程启闭，导致水闸失事的事例时有发生。例如单孔开启闸门，导致单宽流量过分集中；开门不对称，导致偏流；闸门提升过快，下游水位上升滞后，以致产生远距水跃等等。出现上述问题的原因，主要是管理部门不了解消能防冲工程的设计条件，闸门未按设计的控制程序启闭，造成不应出现的严重冲刷。因此，管理水闸时，应采取有效的控制运用措施，以改善流态，保护河床：①水闸管理实践证明，闸门启闭是水闸控制运用的关键。分洪闸运用受到严格控制，一旦决定分洪，则要求做到及时准确，不允许出现差误，水闸管理单位在分洪前应做好开闸前的一切准备工作；②分洪初期，闸后往往无水，消能防冲条件较恶劣，必须严格按启闭程序和操作规定操作；③分洪过程中，水情不断变化，并需要与其它分洪工程配合运用。因此，应随时向调度指挥部门反映水情及工程变化情况，并按调度指令及时调整泄量；④过闸流量必须与下游水位相适应。闸门开启可根据实测的闸下水位~安全流量关系图表进行操作，使水跃发生在消力池内。水跃越出消力池使水闸下游受冲刷损坏，大多在下游无水或闸下水位很低时，闸门开启方式不当所造成。⑤根据各地水闸多年运用的经验，要满足在消力池内发生水跃，闸门逐级提升高度以一次0.2m~0.5m为宜，开始宜小，逐级可稍大，分次开启的间隔时间视下游水位趋于稳定所需时间而定；⑥过闸水流应平稳，避免发生集中水流、折冲水流、回流、漩涡等不良流态。在闸门大开度一次到位时最易产生集中水流和偏流，对水闸危害较大，运用中应注意避免。⑦折冲水流和回流会使闸下河床两侧冲淤不平衡，引起河床变形，影响泄水量。这两种流态常发生于闸前来水主流不正的水闸。避免的办法，一般应通过水工模型试验得出改进闸门操 作的方式，或在实际运用中摸索出一套控制闸门的方式进行调整，有时甚至还要采用工程措施。⑧多孔水闸闸门应按设计提供的启闭程序或管理运用经验进行操作运行，一般应同时分级均匀启闭，不能同时启闭的应由中孔向两边孔依次对称开启。
三、安全观测问题分析
河床冲刷，多因超标准泄流、偏流泄水或违反操作规程启闭闸门出流而引起的，因此必须加强对分洪闸的监视。例如，水流形态、闸后河床变形等有关观测工作，严防消能防冲设施遭受损坏，及时发现险情，及时采取措施，变被动抢险为主动防止，将隐患消除在萌芽状态。这是实行科学化动态管理的手段。
1、水流形态观测。水流形态观测包括水流平面形态和水跃观测，一般采取目测，主要监测过闸水流对消能设施的影响，可根据工程运用方式、水位、流量等组合情况不定期进行。密切注意有无不正常的水流现象，如水流是否平顺，下游水跃位置是否正常稳定、是否超越消力池范围，跃后水流是否平稳，有无漩涡、洄流、折冲水流、浪花翻涌等现象。如发现上述不良水流时，应详细描绘记录，包括水流形态、位置大小、上下游水位及闸门启用情况。据此分析产生的原因，并采取如调整闸门开度等适当的办法予以解决。
2、闸后河床变形观测
对闸后河床进行变形观测的目的，在于掌握河床的冲刷情况，了解水闸工程安全状况及过水能力大小，以便制定防冲措施，保证水闸工程安全和正常运用。这是检验水闸消能工设施的有效性及闸门控制运用的合理性的最直观、最准确的办法。规程规定，河床冲刷较严重时，应在每年汛前、汛后各观测一次；当泄放大流量或超标准运用、冲刷尚未处理而运用较多时 应增加测次。
四、有关工程养护问题分析
消力池、门槽范围内的砂石、杂物应定期清除。消力池内的砂石受流水冲动，往往在池尾槛附近反复滚动，严重磨损底板面层混凝土。当闸下河床 .或海漫/ 发生冲刷破破坏后，若冲刷坑已影响工程安全时，应及时处理以防止冲坑继续扩大。对于河床冲刷的保护，经济而简单的办法是因地制宜地对冲刷部位采用抛石护底，一般自开始冲刷的地方起沿冲刷坑底向外抛石，抛石长度应超过冲刷坑最深处，这样冲刷坑并不被填平，仅加了一层块石保护层，而使该处的过水断面仍放得很大，减小了流速，保持了较深的尾水，使冲刷力大为减弱。若冲刷坑较小而不影响工程安全时，则将坑略为抛平然后以同一厚度抛填块石，或不作处理，但要加强观测，监视其变化。
五、结语
分洪闸的闸后冲刷破坏是一个较为普遍的现象。形成闸下冲刷的原因很多，主要是由于设计不当，或管理不善造成的，可以大致归结为：当水闸泄水时，过闸水流受闸孔约束，流速增大，具有较大的动能，流态也复杂，挟沙能力强，加之河床土壤抗冲能力常较小，从而形成闸后冲刷。本文主要就分洪闸的运行与管理问题进行了深入的分析，谈了谈自己的观点，可与同行共同探讨。
参考文献
[ 1]SL75-94.水闸技术管理规程[S]北京：中国水利水电出版社
[2]张世儒等.水闸[M].北京：水利电力出版社
李晓红（1983-），女，汉族，河北保定人，河北省大清河河务管理处，助理工程师，主要从事水利工程管理工作