韓紅波 李文學(xué)

摘要：沿江泵站的淤積及攔污柵垃圾堆積問(wèn)題成為工程管理單位的煩惱。本文根據(jù)2015年、2016年魏村水利樞紐泵站運(yùn)行管理中，利用不同水位組合開(kāi)展泵站流道沖淤，結(jié)合相應(yīng)沖淤方式得到的觀測(cè)資料，分析了泵站口門減淤的可行性，是泵站運(yùn)行管理的有效探索。

關(guān)鍵詞：沿江；泵站口門；水力沖淤；效果分析

1工程概述

魏村水利樞紐工程是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一，整個(gè)樞紐是集中布置型式，由船閘、節(jié)制閘、抽水站組成，三大建筑物的縱軸線呈平行布置。三孔凈寬24米的節(jié)制閘居中，60秒立方米的引排兩用抽水站在西側(cè)，160X12（16）X2.5米套閘在東側(cè)，工程建在沿長(zhǎng)江主要行排河道德勝河的出口，離長(zhǎng)江口1.4公里。

以前采用的方式是定期對(duì)泵站口門開(kāi)展清淤，同時(shí)輔以人工清理攔污柵上的垃圾。但僅靠泵站口門的工程清淤措施常常效果不理想，一是工作橋下凈空不夠，攔污柵前垃圾多且難以清理到，若攔污柵吊起清理，則該處垃圾常常塌落在攔污柵底下致使攔污柵放不到位；同時(shí)清淤后很快又形成新的淤積，所以必須采取幾種方式相結(jié)合來(lái)做好防淤減淤工作。

2通過(guò)泵站閘門調(diào)控方式減淤

2.1調(diào)控水位高速?zèng)_淤

1）充分利用水位差。在確保站身安全的前提下，利用大潮汛或排澇時(shí)機(jī)在泵站上下游形成允許的最大水位差時(shí)開(kāi)啟底層流道閘門沖淤，如圖1，加大水位差H，降低閘門開(kāi)度e，有效提升水流的流速V，從而形成最大沖淤力。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，沖淤效果改善明顯。

圖1閘孔出流示意圖

φ-閘孔流速系數(shù)，2g-常數(shù)，H0-上游水位，ε-垂向收縮系數(shù)，e-閘門開(kāi)度

2）利用閘門低開(kāi)度開(kāi)孔流。在水位差小或泵站口門淤積嚴(yán)重時(shí)，充分利用泵站流道底層設(shè)計(jì)許可的條件開(kāi)孔流泄水，如圖1，即盡可能降低閘門開(kāi)度e，獲得最大的泵站流道底層水流速度，盡可能沖掉泵站口門段淤土，還可將因單向水流吸附在閘門或攔污柵周圍的淤積垃圾沖掉。

3）開(kāi)邊孔利用折沖水流。采用先交替開(kāi)啟泵站左右側(cè)邊孔閘門沖淤的方法，有效利用水流偏向力在出水側(cè)形成旋渦，使垃圾淤土松動(dòng)后再開(kāi)啟泵站中間流道閘門形成集中沖刷，以提高口門段沖淤效果，特別是泵站最西側(cè)閘門的開(kāi)啟使原本偏向西側(cè)的引河側(cè)水流在經(jīng)過(guò)流道后折沖效果愈加明顯。折沖水流對(duì)攔污柵前及攔污柵上的垃圾清理也有清理效果。

2.2利用潮汐高效沖淤

1）大潮汛沖淤。根據(jù)潮汐規(guī)律，每月（農(nóng)歷）的初三前、十八后，會(huì)在泵站長(zhǎng)江側(cè)形成本月內(nèi)相對(duì)較高的高潮位，及與之對(duì)應(yīng)的較低潮位，與此同時(shí)，大潮帶來(lái)的泥沙多，極易形成流道內(nèi)大潮后大淤的特點(diǎn)。在此期間，長(zhǎng)江側(cè)高潮位也會(huì)與內(nèi)河側(cè)形成月內(nèi)最大引水水位差H（而內(nèi)河側(cè)則會(huì)與長(zhǎng)江側(cè)低潮位形成月內(nèi)最大排水水位差H），在大潮汛時(shí)開(kāi)閘，則可充分利用最大潮差提高防淤減淤效果。

2）低高潮后沖淤。我省沿江潮汐基本是不規(guī)則半日潮，一天內(nèi)有兩次高潮兩次低潮，高高潮后的低潮位也高一些，稱高低潮；低高潮后的低潮位也低一些，稱低低潮。低低潮位出現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)江側(cè)河道內(nèi)水深最淺，此時(shí)泵站上下游水位差最大，開(kāi)閘后形成的水流沖刷力相對(duì)最強(qiáng)。

3）順風(fēng)沖淤。我省沿江水流多為東向，東北風(fēng)時(shí)潮水漲得快且高，由于風(fēng)力頂托，退潮慢，低潮位高，西北風(fēng)時(shí)潮水則正好相反。因此，向內(nèi)河側(cè)沖淤時(shí)應(yīng)充分利用東北風(fēng)潮潮位漲得高的有利條件，開(kāi)閘引水沖淤。向長(zhǎng)江側(cè)沖淤時(shí)則相反，應(yīng)趁西北風(fēng)潮潮位落得低，開(kāi)閘排水沖淤。

3水力與機(jī)械清淤相結(jié)合擴(kuò)大減淤效果

3.1機(jī)械引河段清淤。當(dāng)長(zhǎng)期干旱導(dǎo)致引河段淤面升高、板結(jié)，并開(kāi)始影響泵站流道有效進(jìn)水時(shí)，須利用清淤機(jī)械進(jìn)行引河段開(kāi)挖清淤。

3.2水力口門段沖淤。泵站口門段因受攔污柵及檢修橋等場(chǎng)地高度限制，清淤機(jī)械難以開(kāi)展有效清淤，且攔污柵處常常淤積最嚴(yán)重，故必須考慮開(kāi)閘利用水力清淤相結(jié)合。初時(shí)利用開(kāi)孔流沖淤，將閘門以最小開(kāi)度提起，可以形成相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、大流速的沖淤水流，對(duì)于沖刷攔污柵附近30M范圍內(nèi)的淤土具有極好的效果，同時(shí)較大的瞬時(shí)流速將原先吸附在攔污柵上的塑料袋等垃圾也沖走了。

3.3水力沖淤擴(kuò)大機(jī)械清淤效果。水力沖淤擴(kuò)大機(jī)械清淤效果。機(jī)械清淤后，常常有浮泥懸浮，無(wú)法徹底清除，而且很快就會(huì)繼續(xù)沉積，影響機(jī)械清淤效果。故在機(jī)械清淤后期，能滿足正常過(guò)水后，須利用清淤機(jī)械施工后浮泥未沉積的間隙，帶100CM水位差水力沖於，可以快速?zèng)_走浮泥，提升泵站引河段過(guò)水面積，進(jìn)一步擴(kuò)大鞏固機(jī)械清淤效果。

4泵站沖淤效果分析

4.1泵站口門沖淤效果分析。每次沖淤前后對(duì)泵站流道口門取點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，可以得出以下沖淤效果分析：

1）每次沖淤對(duì)流道口門段的減淤效果影響明顯；

2）沖淤歷時(shí)60分鐘前效果相對(duì)明顯，超出后影響逐漸減弱；

3）中間流道受沖淤影響大于兩側(cè)流道。

4.2泵站引河段沖淤效果分析。通過(guò)每年對(duì)泵站引河段進(jìn)行的淤土厚度變化檢測(cè)（見(jiàn)表1）、對(duì)應(yīng)沖淤潮次和引排水量的分析，可以得出相應(yīng)的沖淤效果分析。

表1 魏村水利樞紐泵站引河段淤積測(cè)量資料

1）沖淤對(duì)離泵站30米范圍內(nèi)淤土厚度減少明顯，超出200米后影響逐漸減弱；

2）長(zhǎng)時(shí)間、大水量的沖淤可對(duì)全引河段產(chǎn)生較好的沖刷效果。

5結(jié)論及建議

以上是在對(duì)魏村水利樞紐泵站多年工程運(yùn)行的基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)行管理的分析與總結(jié)，提出的應(yīng)對(duì)泵站口門淤積的減淤方式探索。沿江泵站也可結(jié)合自身特點(diǎn)，靈活機(jī)動(dòng)地針對(duì)以上分析開(kāi)展運(yùn)用，總結(jié)不同水位條件下水力沖淤的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)泵站沖淤運(yùn)行的最佳效果，并為今后的泵站運(yùn)行管理提供技術(shù)支持。

（作者單位：常州市河道湖泊管理處）

作者簡(jiǎn)介：韓紅波（1972-），男，本科，工程師，主要從事水利工程管理工作。