浅析影响平原河网地区感潮河段水闸下泄流量的成因及对策——以太浦闸为例

迮振荣 李　宁

（太湖局苏州管理局，江苏苏州 215011）



浅析影响平原河网地区感潮河段水闸下泄流量的成因及对策
——以太浦闸为例

迮振荣 李宁

（太湖局苏州管理局，江苏苏州 215011）

【摘 要】本文以太浦闸为例，分析影响平原河网地区感潮河段水闸下泄流量的成因，并通过成因分析采取相应的对策，有效提高水闸流量控制的准确性，减小设备的运行维护量，可为平原河网地区感潮河流的水闸运行提供参考。

【关键词】太浦闸；平原河网；流量

1 基本情况

1.1 太浦闸工程概况

太浦闸工程位于苏州市吴江区境内的太浦河进口处，西距东太湖约2km，是太浦河排泄太湖洪水及流域水资源调度的控制性建筑物，在太湖流域防洪、供水和改善太浦河下游地区水质中发挥重要作用。该闸于1959年10月建成，2012年9月—2014年9月拆除重建，由水利部太湖流域管理局调度运行。

太浦闸共10孔，每孔净宽12m，底板高程-1.50m（镇江吴淞基面，下同），设计流量985m3/s，近期设闸槛堰顶高程0.00m，设计流量784 m3/s，采用平面直升钢闸门配卷扬式启闭机。考虑通航功能，将南侧边孔设置为套闸。

太浦闸工程主要任务是防洪、泄洪与向下游地区供水。

1.2 流量测量

太浦河贯穿江苏、浙江和上海，不同区域对于下泄水量的需求不同，对太浦闸的调度运行、精确控制工程实际泄量提出了更高要求。

太浦闸地处平原河网地区，河底比降小（约十万分之一），水位落差小（20cm以下），且受黄浦江潮汐影响，造成原设计时用来计算太浦闸下泄流量的公式不适用，理论计算流量与实测流量存在较大误差。管理单位依据多年实测流量数据来复核水位—流量关系曲线时，发现流量数据离散性太大，基本够不成曲线关系，无法率定流量系数。因此，难以通过过流曲线查询、计算闸门的开启孔数和开度。

水文部门在太浦闸下游安装了水平声学多普勒在线流速流量监测系统（H-ADCP）。该设备测量剖面宽度90m，每5min采集一个流量数据，并在网页上实时更新。

2 存在问题

随着流域经济社会的快速发展，流域省市对太浦闸工程执行调度指令的情况越来越关注，特别是调度指令执行的准确性，即日平均流量是否符合调度流量。为确保日平均流量尽可能地接近调度流量，运行单位必须保障线流量尽可能地接近调度流量，否则，就要及时调整闸门开度或孔数。当闸门要调整时，运行人员先依据在线流量计算过闸流速，并假设闸门调整前后其基本不变，再依据调度指令计算调整后的过流面积（孔数与开度的乘积），然后调整闸门。如要增加开度或孔数时，考虑过闸流速会减小，则实际调整后过流面积会略大于计算的过流面积；如要减小开度或减少孔数时，考虑过闸流速会增大，则实际调整后过流面积会略小于计算的过流面积。在一般情况下，按照这种原则去调整闸门，会取得预期的效果。但是，遇到天文高潮、大风等情况时，却无法达到调整的目的，甚至会出现开度加大在线流量却减小，而开度减小在线流量却加大的现象。这样，不仅影响下泄流量的准确性，而且也增加了设备的使用频次，增加了维护成本，缩短了设备的使用寿命。

3 成因分析

太浦闸闸门调整无法达到预期目的的问题，存在以下几个方面的原因。

3.1 风向

在风力的作用下，太湖的水体会向风向的一侧雍高，从而改变太浦闸上游（太湖侧）水位及水位差，进而影响下泄流量。当风向改变为西、西北、北、东北，水面风力达到5级以上时，虽然对太浦闸下游（太浦河侧）影响不大，但会使太浦闸上游（太湖侧）的水位升高，导致太浦闸工况不变的情况下下泄流量增加；当风向改变为东、南、东南，水面风力达到5级以上时，太浦闸上游（太湖侧）的水位会下降，太浦闸工况不变的情况下下泄流量减小。

3.2 潮汐

黄浦江潮汛可以上溯到太浦闸下游。经统计，天文高潮时，闸下水位变幅高达10cm左右，导致在线流量波动太大，不符合调度指令的要求。一般情况下，调度流量越大，潮汐引起流量的变动就越大。

3.3 运行方式引起的监测误差

太浦闸下泄流量监测使用的设备是H-ADCP，2008年年底投入使用，由于下泄流量在线监测设备在闸下游700m左右的监测断面左岸向河中90m的范围内测取水平水层流速，而实际断面达180m，如果断面水流不均匀、不稳定的话，测量范围的水平流速就不能代表整个断面的水平流速。如太浦闸不是对称开启，就有可能造成监测端面水流不均，甚至会出现部分区间回流，从而产生监测误差。

4 采取的对策

通过对太浦闸控制运行中存在的问题以及原因进行分析，管理单位通过不断摸索和总结，主要采取以下对策。

4.1 设置合理的限值

在多重因素的影响下，太浦闸在

线流量是非恒定的，且一天内变幅较大。为确保日平均流量接近调度流量，必须控制在线流量在调度流量一定范围内波动，即设定一个较合理的波动范围。目前，管理单位按照精细化调度的原则，当太浦闸调度流量小于100m3/s时，控制流量允许偏差为±10 m3/s；当调度流量大于100m3/s时，控制流量允许偏离10％。

4.2 加强预判，考虑提前量

充分考虑风向、潮汐等多重因素，预判其对太浦闸下泄流量的影响。如果预计流量增大，则调整闸门时按调度流量的允许下限值来控制，即多关闭一点；反之，则调整闸门按调度流量的允许上限值来控制，即多开启一点。

4.3 多孔小开度，保持下游水流平稳

为使测流断面的水流平稳、均匀，确保测流数据正常、准确，在闸门对称开启的同时，还采用多孔小开度的形式，即尽可能10孔闸门全部小开度开启。

5 结 语

通过采取上述对策，有效降低了闸门调整的频次，提高了流量控制的准确性，减少了设备的维护成本，为太湖流域科学、精细调度奠定了基础。

通过分析太浦闸在线流量的变化情况，基本掌握了各项因素对其造成的影响，为管理单位精确控制下泄流量提供了帮助，也为平原河网地区感潮河流上的水闸运行提供了参考。■

Analysis on causes affecting water gate discharged flow in tidal river section of plain river network region and countermeasures thereof：with Taipu Gate as an example

ZE Zhenrong，LINing
（Taihu Lake Bureau Suzhou Administration，Suzhou 215011，China）

Abstract:In the paper，Taipu Gate is adopted as an example for analyzing causes affecting water gate discharged flow in tidal river section of plain river network region.Corresponding countermeasures are adopted through cause analysis.The accuracy of water gate flow control is effectively improved.The quantity of operation and maintenance of equipment is reduced，thereby providing reference for water gate operation in tidal river section of plain river network regions.

Key words:Taipu Gate；plain river network；flow rate

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.010

中图分类号：TV66

文献标志码：A

文章编号：1005-4774（2016）04-0040-02