魏村水利枢纽工程泵站口门减淤方式探索

韩红波 李文学

摘要：沿江泵站的淤积及拦污栅垃圾堆积问题成为工程管理单位的烦恼。本文根据2015年、2016年魏村水利枢纽泵站运行管理中，利用不同水位组合开展泵站流道冲淤，结合相应冲淤方式得到的观测资料，分析了泵站口门减淤的可行性，是泵站运行管理的有效探索。

关键词：沿江；泵站口门；水力冲淤；效果分析

1工程概述

魏村水利枢纽工程是太湖流域综合治理十大骨干工程之一，整个枢纽是集中布置型式，由船闸、节制闸、抽水站组成，三大建筑物的纵轴线呈平行布置。三孔净宽24米的节制闸居中，60秒立方米的引排两用抽水站在西侧，160X12（16）X2.5米套闸在东侧，工程建在沿长江主要行排河道德胜河的出口，离长江口1.4公里。

以前采用的方式是定期对泵站口门开展清淤，同时辅以人工清理拦污栅上的垃圾。但仅靠泵站口门的工程清淤措施常常效果不理想，一是工作桥下净空不够，拦污栅前垃圾多且难以清理到，若拦污栅吊起清理，则该处垃圾常常塌落在拦污栅底下致使拦污栅放不到位；同时清淤后很快又形成新的淤积，所以必须采取几种方式相结合来做好防淤减淤工作。

2通过泵站闸门调控方式减淤

2.1调控水位高速冲淤

1）充分利用水位差。在确保站身安全的前提下，利用大潮汛或排涝时机在泵站上下游形成允许的最大水位差时开启底层流道闸门冲淤，如图1，加大水位差H，降低闸门开度e，有效提升水流的流速V，从而形成最大冲淤力。从现场实践证明，冲淤效果改善明显。

图1闸孔出流示意图

φ-闸孔流速系数，2g-常数，H0-上游水位，ε-垂向收缩系数，e-闸门开度

2）利用闸门低开度开孔流。在水位差小或泵站口门淤积严重时，充分利用泵站流道底层设计许可的条件开孔流泄水，如图1，即尽可能降低闸门开度e，获得最大的泵站流道底层水流速度，尽可能冲掉泵站口门段淤土，还可将因单向水流吸附在闸门或拦污栅周围的淤积垃圾冲掉。

3）开边孔利用折冲水流。采用先交替开启泵站左右侧边孔闸门冲淤的方法，有效利用水流偏向力在出水侧形成旋涡，使垃圾淤土松动后再开启泵站中间流道闸门形成集中冲刷，以提高口门段冲淤效果，特别是泵站最西侧闸门的开启使原本偏向西侧的引河侧水流在经过流道后折冲效果愈加明显。折冲水流对拦污栅前及拦污栅上的垃圾清理也有清理效果。

2.2利用潮汐高效冲淤

1）大潮汛冲淤。根据潮汐规律，每月（农历）的初三前、十八后，会在泵站长江侧形成本月内相对较高的高潮位，及与之对应的较低潮位，与此同时，大潮带来的泥沙多，极易形成流道内大潮后大淤的特點。在此期间，长江侧高潮位也会与内河侧形成月内最大引水水位差H（而内河侧则会与长江侧低潮位形成月内最大排水水位差H），在大潮汛时开闸，则可充分利用最大潮差提高防淤减淤效果。

2）低高潮后冲淤。我省沿江潮汐基本是不规则半日潮，一天内有两次高潮两次低潮，高高潮后的低潮位也高一些，称高低潮；低高潮后的低潮位也低一些，称低低潮。低低潮位出现时长江侧河道内水深最浅，此时泵站上下游水位差最大，开闸后形成的水流冲刷力相对最强。

3）顺风冲淤。我省沿江水流多为东向，东北风时潮水涨得快且高，由于风力顶托，退潮慢，低潮位高，西北风时潮水则正好相反。因此，向内河侧冲淤时应充分利用东北风潮潮位涨得高的有利条件，开闸引水冲淤。向长江侧冲淤时则相反，应趁西北风潮潮位落得低，开闸排水冲淤。

3水力与机械清淤相结合扩大减淤效果

3.1机械引河段清淤。当长期干旱导致引河段淤面升高、板结，并开始影响泵站流道有效进水时，须利用清淤机械进行引河段开挖清淤。

3.2水力口门段冲淤。泵站口门段因受拦污栅及检修桥等场地高度限制，清淤机械难以开展有效清淤，且拦污栅处常常淤积最严重，故必须考虑开闸利用水力清淤相结合。初时利用开孔流冲淤，将闸门以最小开度提起，可以形成相对长时间、大流速的冲淤水流，对于冲刷拦污栅附近30M范围内的淤土具有极好的效果，同时较大的瞬时流速将原先吸附在拦污栅上的塑料袋等垃圾也冲走了。

3.3水力冲淤扩大机械清淤效果。水力冲淤扩大机械清淤效果。机械清淤后，常常有浮泥悬浮，无法彻底清除，而且很快就会继续沉积，影响机械清淤效果。故在机械清淤后期，能满足正常过水后，须利用清淤机械施工后浮泥未沉积的间隙，带100CM水位差水力冲於，可以快速冲走浮泥，提升泵站引河段过水面积，进一步扩大巩固机械清淤效果。

4泵站冲淤效果分析

4.1泵站口门冲淤效果分析。每次冲淤前后对泵站流道口门取点进行测量对比，可以得出以下冲淤效果分析：

1）每次冲淤对流道口门段的减淤效果影响明显；

2）冲淤历时60分钟前效果相对明显，超出后影响逐渐减弱；

3）中间流道受冲淤影响大于两侧流道。

4.2泵站引河段冲淤效果分析。通过每年对泵站引河段进行的淤土厚度变化检测（见表1）、对应冲淤潮次和引排水量的分析，可以得出相应的冲淤效果分析。

表1 魏村水利枢纽泵站引河段淤积测量资料

1）冲淤对离泵站30米范围内淤土厚度减少明显，超出200米后影响逐渐减弱；

2）长时间、大水量的冲淤可对全引河段产生较好的冲刷效果。

5结论及建议

以上是在对魏村水利枢纽泵站多年工程运行的基础上，结合运行管理的分析与总结，提出的应对泵站口门淤积的减淤方式探索。沿江泵站也可结合自身特点，灵活机动地针对以上分析开展运用，总结不同水位条件下水力冲淤的变化规律，实现泵站冲淤运行的最佳效果，并为今后的泵站运行管理提供技术支持。

（作者单位：常州市河道湖泊管理处）

作者简介：韩红波（1972-），男，本科，工程师，主要从事水利工程管理工作。