虎庄河防潮节制闸工程改建及监控系统总体设计探讨

2017-03-02杨秋菊

黑龙江水利科技 2017年10期

关键词：庄河防潮水闸

杨秋菊

(营口市水利勘测建筑设计院，辽宁营口 115000)

虎庄河防潮节制闸工程改建及监控系统总体设计探讨

杨秋菊

(营口市水利勘测建筑设计院，辽宁营口 115000)

文章阐述了虎庄河防潮节制闸工程的现状和改建的必要性，确定重建后虎庄河防潮节制闸的工程规模，对金属结构及电路系统进行合理布设及更换，并增设了计算机监控系统，改建后的水闸将以防洪为主，兼顾排涝等任务。

防潮节制闸；现状；防洪；监控系统

1 虎庄河防潮节制闸存在的问题

工程始建于1964年11月，水闸主体结构按3级建筑物设计，闸型选用涵洞式结构，共10孔，闸孔尺寸2.5m×2.5m，运行至今已50多年，上游10扇工作闸门在2008年已经更换，基本可以运行。下游10扇木拍门门叶因年久腐朽老化，转动轴严重锈蚀，不能正常启闭，严重阻水，影响泄洪。拍门隔墩混凝土破损严重，粗骨料外露，钢筋外露并锈蚀；管理房年久失修，破损严重，面积小。闸室无启闭机房，使启闭设备长期暴露在风雨中，加速了设备的老化。

虎庄河防潮闸的启闭设备为手电两用螺杆式启闭机，个别启闭机已断裂，不能使用，对泄洪带来隐患。配电设施及配电线路陈旧老化，电缆沟内集水且局部已塌陷，不符合用电安全要求。

2 工程建设必要性

该闸地处虎庄河下游感潮河段，由于地势低洼，又是入大辽河必经之路，汛期经常受洪水的侵袭，因此，历史上经常发生洪涝灾害。据建闸后有关统计资料记载的就有4次较大的洪涝灾害。1971年8月8日海城下坎子大辽河堤防决口，大石桥市高坎和老边区东北部受淹。1985年受九号台风袭击，7月20日至8月18日，连续发生4次大暴雨，共降雨812.6mm，水田受灾面积0.6万hm2，减产2250万kg。1995年遭受了历史罕见的大暴雨洪水袭击，从7月14日至30日连续5次暴雨，由于外河潮位较高，致使大石桥市高坎和老边区大部分农田及城乡排水困难，受淹面积0.47万hm2，粮食减产160万kg，造成了比较大的经济损失。1975年营口、海城发生7.8级强烈地震，底部基础局部遭到破坏，破坏面积210m2，占总面积60%，海漫砌石翻砂破坏严重。

通过几次洪涝灾害和强烈地震，加之多年运行，该闸已产生了不同程度的损坏。经水闸安全鉴定，该闸安全类别评定为四类闸，需要对其进行拆除重建。

3 工程建设任务

虎庄河防潮节制闸在原址拆除重建，重建后的水闸将以防潮为主，兼顾排涝、灌溉与防洪等任务。

3.1 防洪

水闸建成后能够防止潮水倒灌对洪水的拥堵，并通过泄洪区的治理和河道整治，消减了汛期山区洪峰，从而达到及时宣泄山区洪水，减轻了虎庄河两岸防洪负担和灾害；另外由于建闸后能够有效地防止海水的倒灌，增加了内水排除的机会，使原来盐渍地逐渐脱盐，防止了次生盐渍化。

3.2 排涝

由于防止潮水的倒灌，增加内水外排机会，保证节制闸控制范围的雨水及时排出，减免内涝灾害。

3.3 灌溉

水闸建成后，可以抬高内河灌溉水位，供花英台站提水。

4 金属结构及电路系统

4.1 金属结构

原闸门为木制闸门，因运行多年，闸门腐朽老化，多处漏水。原闸门启闭机能够满足要求，但根据本次拆除重建后的要求，需要更换闸门及启闭机。更换9扇平面铸铁双向止水闸门、9台手电两用双吊点螺杆式启闭机、9扇节能型自力式闸门。

4.2 电路系统

虎庄河闸供电按二级负荷设计。采用一回路专用直配电线路供电。电器设备与布置为变电所设高压配电室、变压器室、低压配电室、柴油发电机和值班室，高压配电室安装三面高压开关柜，分别为进线柜、高压互感器柜、出线柜。

低压配电设备布置在变电所内，安装6块GCK型低压配电柜，分别用于受电和馈电。配电电压为380/220V，低压配电线路均采用VV-1聚氯乙烯绝缘电力电缆，沿电缆沟或穿管暗埋敷设。

5 计算机监控系统总体设计

计算机监控综合自动化系统主要包括以下方面：①水闸计算机监控系统；②泵组LCU功能；③视频监视系统。

5.1 水闸计算机监控系统

采用计算机网络技术、遥测遥控技术、通信技术、数据采集及各种传感器测量技术，建立水闸计算机监控系统，以各现地底层测量控制单元为核心，中级各座水闸控制管理中心为主导，把区域内水闸信息管理连成一个整体，进行统一的安全运行监视、自动调控及运行调度的系统。

水闸计算机监控系统结构，主要由下列部分组成：监控工作站、服务器、网络交换机、现地控制单元、液晶触摸屏、传感器等。

5.2 泵组LCU功能

水闸计算机监控系统采用分层分布式体系结构。系统分为二级，即水闸级与现地级。控制权分“控制室、现、地”三级，可以进行无扰动切换。系统的控制权限越接近设备，控制权限越高。控制权顺序为：现地、控制室。控制系统中设置带密码的授权、核对程序。

水闸计算机监控系统采用100M以太网，单星型网络结构，交换机采用工业级以太网交换机，并具备网管功能。现地级由现地控制单元(LCU)、传感器和相关设备组成，微机保护、直流系统、智能仪表等设备通过RS-485或CAN现场控制总线通过智能通讯管理机实现与LCU的数据交换，LCU与水闸计算机监控系统通过以太网链接，实现监视、控制和管理水闸级设于水闸控制室或者管理房内，通过水闸局域网将水闸实时运行信息与数据(如运行参数、状态、水位曲线、流量等)上传至现地管理中心。通过监控网络与现地级建立通信，通过工作站的监测监控界面，显示现场设备的运行参数与状态，同时下发控制命令，监督现地监控单元对监测监控命令的执行。主控级控制中心不设UPS电源，电源采用直流系统经逆变后供电。

现地控制级是系统最后一级也是最优先的一级控制，它向下接收各类传感器与执行机构的输入输出信息，采集设备运行参数和状态信号；向上接收上级控制主机的监测监控命令，并上传现场的实时信息，实施对现场执行机构的逻辑控制。

5.3 视频监视系统

视频监视系统，实现对各水闸多个重要的场地、工程、设备视频监视，并与监控系统密切结合，实现对工程设备监视、大范围现场环境监视和重要场所安全监视，通过网络为水闸现场控制室、信息中心提供视频信息。

系统结构通过水闸计算机网络平台，采用计算机网络VPN技术分割数据交换平台。视频通信服务器设在水闸控制室内，现场各监视点连接到视频解码器，通过交换机连接到视频服务器。在水闸控制室及调度中心内可对现场各监视点设备进行远程操作控制。

图像监视系统采用全数字视频监控设备，包括摄像机前端设备(摄像机、拾音器、视频服务器或网络摄像机、云台、解码器、安装支架)，传输设备(通讯网络)和监控中心设备(视频服务器兼硬盘录像功能、视频分配、矩阵切换、控制键盘)等。

现场摄像机通过摄像机镜头利用小孔成像原理，将现场景像成像在摄像机CCD感光靶面上，通过一系列的光电转换，形成标准的视频电信号，从摄像机的VIDEO端口输出。摄像机图像信号通过以太网传输到视频服务器，视频服务器把处理过的图像送往监视器显示。

云台、镜头控制信号通过视频服务器发出，通过网络，然后由云台解码器译码后，再控制云台、镜头。图像系统通过上述的控制和显示过程，实现了监控室控制中心对现场摄像机的控制和图像监视。系统现场供电采用现场就近供电方式，设备安装支架上安装避雷针，对直击雷进行吸收；设备供电电源采用避雷设备，防止电缆上的浪涌雷击。