探析田庄暗渠西北水厂分水口工程改造与日常管理

□张克宁

南水北调中线一期工程自2014年12月12日正式通水以来，已经全面通水6周年，随着工程供水量持续快速增加，优化了我国水资源配置格局，有力支撑了受水区和水源区经济社会发展，全力促进了生态文明建设。河北省水资源短缺，地下水超采严重，南水北调工程的建设有效缓解我省水资源供需矛盾，为我省经济和社会带来巨大效益。工程自第1年度(2014—2015)引江水量不足1.00亿m3，到今年第6个年度（2019—2020）引江总量36.51亿m3，有力改善了我省中南部地区供用水结构，大幅度提高了受水区供水保障率，明显提升了居民饮用水水质，群众的幸福感和获得感越来越强。

分水口工程是河北省南水北调配套工程中最基本的水工建筑物之一，对南水北调流量控制和水量分配发挥着重要作用，分水口工程及相关设施的平稳、安全、高效运行，是保证整体工程安全平稳运行的关键。

1.工程基本情况

1.1 石津干渠工程简介

石津干渠工程是河北省南水北调配套工程重要组成部分，概算总投资63.92亿 元，2014年7月 批 复 可 行 性 研究，2014年12月批复初步设计。

石津干渠工程自中线总干渠田庄分水口分水沿太平河南岸布置无压箱涵，至赵陵铺进水闸下游汇入现有的灌溉渠道（石津灌区总干渠），利用石津灌区总干渠输水至军齐后分为沧州支线和衡水支线。石津干渠工程渠首设计流量50.0m3/s，多年平均设计引江水量约10.5亿m3，承担着向石家庄、沧州、衡水市区及沿线县（市、区）的供水任务，同时担负着岗南、黄壁庄水库向下游灌区的输水任务。石津干渠输水线路总长253.08km，其中，田庄暗渠4.07km，沧州压力箱涵89.96km，渠道工程159.05km。沿线设有15座城市分水口、26座节制闸、6座跌水、26座农业分水闸、103座农业分水口、8座退水闸。

1.2 田庄暗渠工程简介

田庄暗渠是石津干渠的渠首段工程，工程起点为南水北调中线工程田庄分水口末端，线路沿古城西路南侧规划绿化带布置，于赵陵铺汇入石津干渠明渠段，将南水北调中线总干渠与现有石津灌渠相连，是下游所有供水目标的关键通道，总长4.07km，纵坡坡率1/2538，非灌溉期设计流量50m3/s，灌溉期设计流量35m3/s。工程具体包括：进口连接段、进口渐变段、进口闸室段、洞身段、西北水厂分水口、出口闸室段、出口连接段，见图1。

田庄暗渠工程进口闸底槛高程为72.11m，设有2扇钢复铸铁闸门，门高4.2m，采用手电两用数字螺杆启闭机，容量为200/100kN。田庄暗渠工程出口闸高程70.55m，出口闸设有2扇钢复铸铁闸门，目前均为双向挡水，门高3.80m，采用手电两用数字螺杆启闭机，容量为200/100kN。

1.3 西北水厂分水口工程简介

原石家庄市西北水厂分水口位于工程首端，桩号0+007.00。在田庄暗渠工程建设阶段将西北水厂分水口调整至田庄暗渠右洞，桩号1+487.548，与田庄暗渠正交，后接石家庄市南水北调配套输水管道工程，分水口下游为1孔钢筋混凝土箱涵结构，长10m，孔口尺寸2m×2m，洞底高程71.55m，箱涵中部设2m×2m铸铁闸门，设计流量4.1m3/s。西北水厂分水口工程由于没有永久征地指标，无法解决征迁问题，设计单位结合实际情况，采用竖井式结构形式，将闸室、启闭机室等建筑均布置在地面以下。竖井为矩形断面，钢筋混凝土结构，尺寸为2.8m×3.2m，顶高程83.00m，在高程77.95m处设启闭机平台，启闭机采用手电两用数字式螺杆启闭机。分水口工程按照设计已完成施工，西北水厂分水口于2015年2月投入使用。

2.工程存在问题

2.1 有关设备设施容易腐蚀

由于西北水厂分水口3层结构位于地面以下，且与通水的混凝土箱涵联通，启闭机室内长期存在大量水蒸气，阴暗潮湿环境引起电气设备及金属结构腐蚀严重，元器件已发霉；分水口闸门长期处于全开状态，丝杠与启闭机锈蚀，闸门启闭机设备已不能实现原有设计功能。

2.2 用电安全存在隐患

由于分水口与输水通道相通，环境潮湿，启闭机室内设备存在漏电、短路、烧毁等安全隐患。

2.3 有限空间安全隐患

启闭机室位于地面以下封闭环境中，自然通风不良，空气流通不畅，可能存在一氧化碳、硫化氢、蒸汽等有毒有害物质，具有一定安全隐患。

3.改造完善方案

田庄暗渠分水口工程已通水运行近5年，工程管理水平逐步提高，为使工程管理水平和工程整体面貌再上一个新台阶，解决工程中存在的各种问题成为当前工作重点，结合西北水厂分水口工程实际情况，为实现分水口闸门及相关设备设施设计功能，分水口工程主要完成以下改造和完善。

3.1 闸门启闭机室改造

3.1.1启闭机室位改造完善

西北水厂分水口目前已经圈入西北泵站永久征地范围内，因此在原分水口混凝土墙结构上，新建了单层框架结构启闭机室，建筑面积约19m2，将启闭机室布置在地面以上，解决启闭机室内阴暗潮湿问题。

3.1.2 启闭机室设计要求

将启闭机安装高程抬高到地面以上，原西北水厂分水口混凝土墙顶高程由83.0m加高至83.6m，并在混凝土墙顶新建启闭机平台。为保证新老墙体结合的紧密性，对原混凝土墙顶进行人工凿毛、并用水枪冲洗干净工作面。根据原设计图纸上的钢筋分布位置用风钻对原墙体进行钻眼，钻孔直径与所植钢筋直径匹配，钻孔处需灌注同标号砂浆后再插入钢筋。建筑风格为现代风格，屋顶形式采用平屋顶加斜檐口，外涂乳胶漆，整体造型简洁大方。

3.2 金属结构改造

3.2.1 分水口闸门保持不变

分水口闸底高程71.55m，设计水头3.2m，设置了1扇单吊点平面铸铁工作闸门，尺寸2.0m×2.0m（宽×高），闸门及门框重2.0t。因为采用镶不锈钢止水，闸门结构状况较好，可继续使用。

3.2.2 更换原启闭机

由于原启闭机锈蚀严重已无法使用，以及启闭机安装高程的变化（由77.95m移至83.60m位置），所以原螺杆长度已不能满足要求，购置了一台手电两用螺杆式启闭机。启闭机采用手电两用数字式螺杆启闭机，容量为100/50kN，扬程3.6m，螺杆长度约11.0m，启闭机自重0.7t，在原启闭机安装高程77.95m设置螺杆支撑座。启闭机配备了开度指示装置、拉压双向荷载限制装置及机械式上下极限限位开关。闸门操作方式为动水启闭，局部开启。

3.2.3 启闭机其他配套设备要求

图1工程示意图

竖井内视频埋管等移至新建启闭机室内，并完成相应电源接线、防雷接地、照明等设计要求。

3.3 电气设备改造

由于原启闭机现地控制屏柜体腐蚀，元器件发霉，对原启闭机现地控制屏进行了更换，包括新建启闭机室防雷接地及南水北调配套自动化工程监控系统、视频监控系统预埋管等。

3.3.1 电气设备选型

电气设备的设计选型以技术性能稳定、质量可靠、防护功能高、维护检修方便、技术先进为原则。屏体选用PK-10型，内装空气开关、继电器、接触器、电流/电压表计、UPS不间断电源、开度荷重仪、直流模块等，并预留水位计仪表、远程I/O模块等设备的安装位置。启闭机现地控制屏为屏前检修，靠墙安装。

3.3.2 供电方式

西北水厂分水口设置1台手电两用螺杆启闭机，单机功率3kW，其电源引自西北泵站低压配电屏，经1路低压电力电缆管敷设至新建闸门启闭室现地控制屏，为闸室内各用电负荷供电。

4.改造取得效果

西北水厂分水口工程及相关设备设施经过改造完善，取得了较好的效果。

4.1 解决设备腐蚀问题

启闭机室新建到地面以上后，解决了室内潮湿问题，有效防止了电器设备及金属结构腐蚀问题的发生。

4.2 便于设备设施日常维修养护

启闭机室内电气设备及金属结构位于地面以上后，方便了设备设施日常维护。

4.3 减少安全隐患

启闭机室新建到地面以上后，有效的预防了设备漏电、短路、烧毁等安全隐患，减少了工作人员进入有限空间的频率，将安全隐患降到最低。

4.4 提高工程形象

在原分水口混凝土墙结构上新建启闭机室的与其他配套工程整体面貌保持一致，提高了工程形象。

5.维修养护建议

为了保障西北水厂分水口工程及相关设备设施的正常使用，保证分水口以下居民安全用水，对现场管理机构提出了工程及设备设施维修养护建议。现场管理机构应按照“经常养护，随时维修，养重于修，修重于抢”的原则，结合工程设施每年检查出的问题、缺陷情况编制闸门、启闭机及电气设备的年度维护计划，并严格落实。

5.1 闸门定期维修养护

由于分水口闸门位于地下，且与通水暗涵相通，潮湿环境对钢闸门具有一定的腐蚀作用，所以在闸门的使用过程中更需要科学的养护，以延长水工闸门的使用寿命，保证水工建筑的正常运行。

5.1.1 做好闸门保洁工作

在闸门的运行中，经常对闸门及门槽上的附着物，例如：水生物、杂草、污物进行清理，防止这些污染物对闸门产生腐蚀。

5.1.2 做好闸门的防锈、防腐工作

闸门防锈、防腐主要通过粉刷保护涂料进行保护。在涂保护涂料前应当先铲除闸门上的油渍、锈渍、灰尘、水生物，完成后进行底漆的涂刷，底漆彻底干透后涂上面漆。

5.1.3 做好闸门损坏零件更换工作

闸门的局部构件（如水封装置、紧固件、吊耳、吊座）老化、损坏时，应予更换；闸门门叶及其梁系结构发生变形、扭曲、下垂时，应矫形、补强或更换。

5.2 启闭机定期维修养护

启闭机械的维修主要是保障闸门的顺利开启和关闭，在维修养护过程中要及时添加启闭机械齿轮间润滑油；经常性对启闭机及相关机械的清理，保持机械的整洁干净。在制动器上也应经常养护，保证制动器的灵活运转。

5.3 电气设备日常维护

启闭机电气系统的设备众多、结构复杂，一旦运维管理不当，则很可能引发严重的故障，为此，需要专业人员定期、不定期的对电气设备进行接线紧固、拆卸、清洁、润滑等检修和保养，有效控制电气设备故障发生率。

6.结语

主要对石津干渠田庄暗渠西北水厂分水口工程存在问题、改造完善方案进行了探析，并提出了分水口工程日常维修养护建议，为今后河北省南水北调配套类似工程完善和维护提供了借鉴。

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