南水北调焦作管理处闸门调度经验浅谈

南水北调焦作管理处闸门调度经验浅谈

作者：李效宾纪明辉杨勇

来源：《中国科技纵横》2018年第01期

摘要：南水北调中线沿线设有64座节制闸，为确保输水调度运行安全，结合中线工程运行实际，选取焦作管理处节制闸以往闸门开度、闸前水位、水头差、过闸流量等基本水情信息数据作为样本；通过研究分析，拟合出闸门开度与过闸流量的关系式，归纳焦作管理处节制闸闸调度经验。通过闸门开度调度经验分析，提出适节制闸过流量的计算方法，同时为总调中心对中线干渠节制闸闸门调度提供数据样本和数据参考。尽管过闸流量计算公式不严格，但对我们调节闸门仍有重要的指导意义。从而在保证工程安全、输水安全、尽量减小对供水影响的前提下，完成调度任务。

关键词：闸门开度；过闸流量；运行调度；南水北调

中图分类号：TV68 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0094-01

1 研究背景

南水北调中线工程自丹江口水库引水，途径河南、河北、天津、北京四省（市），工程线路长，运行工况复杂，无调蓄水库，输水调度技术难度大。焦作段工程是整个中线工程唯一穿越主城区的工程，外围环境极其复杂，涉及沿线4区1县，30个行政村，各类穿越项目穿越跨越临接南水北调工程，发生突发事件的危险源较多、可能性较大[1-5]。金结、机电、35kV供电线路运行目前还不十分稳定，存在闸门失控、供电线路断电、通讯光缆中断等风险。各类维护作业、后穿越施工等也给电缆、光缆安全带来威胁。运行调度规范化水平还有待提升，违反操作规程、工作疏忽大意等，造成闸门误操作的安全风险依然存在。

因此，本次选取焦作管理处辖区闫河节制闸和聩城寨节制闸水情信息数据作为样本，分析总结出节制闸闸门开度与过闸流量的关系，为保证工程安全运行提供数据参考。

2 工程概况

南水北调中线干线全长1432千米，共有64座节制闸。其中焦作段全长38.46千米，共有2座节制闸（闫河节制闸、聩城寨节制闸）、3座分水闸、3座退水闸参与调度。闫河闸站为节制闸站，共设4孔闸门，孔口尺寸为6.5×6.7m，设计流量为265m3/s，加大流量为320m3/s，设计水位为105.15m，加大水位为105.78m。聩城寨闸站为节制闸站，共设4孔闸门，孔口尺寸为6.5×6.4m，设计流量为260m3/s，加大流量为265m3/s，设计水位为103.54m，加大水位104.15m。

3 输水调度原则

南水北调中线干线工程虽然已经过2个输水调度年度，但工程供水量、总干渠输水量，还远未达到设计能力，在输水调度过程中，应遵循以下原则：（1）尽可能保证输水流量平衡的原则。（2）尽可能保证运行水位稳定的原则。（3）尽可能保证建筑物安全的原则[1-5]。

4 输水调度运行方式

焦作段总干渠采用明渠输水，渠道为混凝土衬砌，采用闸前常水位运行方式，该模式也称为下游常水位控制，即各渠段的水位控制点位于下游节制闸闸前，输水稳定时，闸前水位控制在各控制点的附近，控制点对应的水位称为目标水位。在输水调度过程中，通过调整闸门开度，保证按照输水流量，保持水位在目标水位附近。运行调度过程中尽量保持渠段节制闸闸前水位的稳定。节制闸闸前目标水位一般按设计水位控制[1-6]。

5 闫河节制闸、聩城寨节制闸闸门开度经验

为了能高效科学地应对突发事件，做好输水调度应急工作，根据2014年12月12日-2016年12月31日的水情信息记录，将闫河节制闸、聩城寨节制闸水情数据进行统计梳理，以节制闸设计水位为常水位，将闸门开度及水头差、瞬时流量形成节制闸闸门开度经验值汇总表，供工作参考，以在保证工程安全、输水安全、尽量减小对供水影响的前提下，完成调度任务。

6 结语

通过数据统计分析，笔者编制了过闸流量计算公式，对渠道节制闸的过闸流量进行计算。闫河节制闸过闸流量与闸门平均开度呈y=0.1095x的线性关系，聩城寨节制闸过闸流量与闸门平均开度呈y=0.0843x的线性关系。具体关系图如图1、图2。

聩城寨节制闸的计算结果与测量值符合良好，闫河节制闸计算结果与测量值差别较大。经过分析原因可能有以下三种：

（1）该节制闸处的流量计测量不准确；（2）该节制闸闸前、闸后水位数据，不是严格的节制闸前、后水位；（3）在统计过程中闫河节制闸的样本统计过程中存在误差导致。

过闸流量的准确计算，是仿真和实现自动化调度的基础。如果过闸流量计算的结果不理想，水量自动化调度系统与设备可能沦为摆设。因此，我们下一步有意义的工作主要有以下两个方面：

（1）流量计的率定，使测量结果贴近真实值，同时为计算结果的比对提依据；（2）整理每座闸门开度与流量的关系，收集足够多的样本，在今后样本收集过程中，应该在样本数值选取和样本数量上多下功夫。

通过整理焦作段闸门开度与流量的关系，提出适应该座闸过流量的计算方法，同时为总调中心对中线干渠节制闸闸门调度提供数据样本和数据参考。尽管过闸流量计算公式不严格适用

于中线干渠节制闸流量的计算，但对我们调节闸门仍有重要的指导意义。（若忽略其他参数的变化，流量与开度成线性关系）

参考文献

[1]黄会勇，毛文耀，范杰.南水北调中线一期工程输水调度方案研究[J].人民长江，2010，（16）：8-13.

[2]陈文学，刘之平，吴一红，等.南水北调中线工程运行特性及控制方式研究[J].南水北调与水利与科技，2009，7（6）：8-12.

[3]王玲玲.南水北调中线总干渠节制闸控制运行方式研究[D]郑州：郑州大学，2010.

[4]黄会勇，毛文耀，范杰，等.南水北调中线一期工程输水调度方案研究[J].人民长江，2010，41（16）：8-16.

[5]长江水利委员会长江勘测设计研究院.南水北调中线一期工程可行性研究总报告[R].2005.

[6]杜霞，耿雷华.南水北调中线工程运行风险分析[J].水利水电技术，2011，42（3）：85-88.