南水北调东线一期穿黄河工程闸门调度运行管理风险探讨

李庆义，李 宝，徐 峰，许丽慧，李典基

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109）

0 引言

南水北调工程是党中央、国务院根据我国经济社会发展需要做出的重大决策，是缓解我国北方水资源严重短缺局面和生态环境恶化状况，促进水资源整体优化配置的一项跨流域的重大战略性水利基础设施，对实现经济社会可持续发展有着极其深远的战略意义。其根本任务是通过补充客水资源，对当地水资源进行优化配置。根据2002年12月国务院批准的《南水北调工程总体规划》，南水北调东线一期工程山东段主要是缓解苏北、山东半岛和鲁北地区城市缺水问题，兼顾生态补水和环境用水，并为向河北、天津北延应急供水创造条件, 规划工程规模为抽引江水500 m3/s，入东平湖100 m3/s，过黄河50 m3/s，送山东半岛50 m3/s。每年可为山东省调引13.53亿m3的长江水，将从战略上调整山东省的水资源时空布局，使山东骨干水利工程与南水北调配套工程形成互联互通的水网，实现长江水、黄河水、淮河水和当地水的联合调度、优化配置。南水北调是国之大事、国之重器，既是一条调水线，更是一条生命线。习近平总书记两次视察南水北调工程强调南水北调工程事关战略全局、事关长远发展、事关人民福祉的 “三个事关”；是优化水资源配置、保障群众饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的“四条生命线”；要从守护生命线的政治高度，切实维护南水北调工程安全、供水安全、水质安全的 “三个安全”。以党的二十大精神为引领，加快补齐水资源供应保障能力的短板，为服务构建新发展格局、推动山东高质量发展，保障山东经济社会可持续发展提供强有力的水资源支撑。

南水北调东线一期山东段工程自省界台儿庄泵站开始向北历经七级泵站到达东平湖，出东平湖后分两路输水，一路向北穿过黄河向鲁北地区供水，一路向东向胶东地区供水，形成南北、东西两大输水干线。其中南北干线长487 km，东西干线长704 km，输水干线全长1 191 km，在齐鲁大地上形成南北畅通、东西互济的“T”字形输水大动脉和现代水网大骨架。干线工程静态投资达172亿元，动态投资约230亿元。一期工程供水范围涉及山东省的13个市、71个县（市、区），配套工程投资约270亿元。内容可概括为：“七站”、“六河”、“三库”、“两湖”、“一洞”。“七站”是指新建台儿庄、万年闸、韩庄、二级坝、长沟、邓楼、八里湾等七级泵站；“六河”是指疏浚扩挖韩庄运河、梁济运河、柳长河、小运河、七一.六五河、胶东输水干线渠道等六条河道；“三库”是指新建东湖、双王城和大屯三座调蓄水库；“两湖”是指防渗影响处理和局部疏通南四湖、东平湖两座大型湖泊；“一洞”就是指的穿黄隧洞工程（见图1）。

穿黄河工程是南水北调东线工程的咽喉部位，在东平湖玉斑堤新建出湖闸，开挖南干渠至黄河南大堤，南大堤外新建埋管进口检修闸，以埋管的方式穿过黄河滩地至黄河南岸的解山村，经穿黄隧洞穿过黄河主槽及黄河北大堤，在山东省聊城市东阿县位山村以埋涵的形式向西北穿过位山引黄渠渠底后转出地面，成功将长江水穿越黄河同鲁北段输水干渠相接，全长8.91 km。同时，近几年启动了北延应急供水、大运河生态补水，对天津、河北等地区城镇生活、工业生产、经济发展、社会稳定提供了可靠保障。穿黄河工程建设一期设计流量100 m3/s，工程等别为Ⅰ等，主要建筑物为l级，次要建筑物为3级，设计地震烈度为Ⅶ度。穿黄河工程主要由闸前疏挖段、出湖闸、南干渠、埋管进口检修闸、滩地埋管、穿黄隧洞、隧洞出口闸、穿引黄渠埋涵、穿引黄渠埋涵出口闸及连接明渠等建筑物组成，共设有出湖闸、进口检修闸、隧洞出口闸、埋涵出口闸等4个中型闸门。

1 闸门调度运行管理控制原则

闸门调度运行管理控制是南水北调东线一期工程山东段穿黄河工程调水运行风险管理的重点，是工程运行管理的重中之重。穿黄河工程的出湖闸、进口检修闸、隧洞出口闸、埋涵出口闸均依据《山东省水闸控制运用计划编制导则（试行）》，结合工程现场实际，编制了4个水闸的控制运用计划。闸门调度运行严格按照南水北调山东省调度运行控制中心的调度指令完成，并且服从流域机构及地方防洪度汛调度。穿黄河工程上游衔接东平湖、下游衔接南水北调鲁北段工程及北延应急调水工程，调度上要科学调度，密切配合运用。

穿黄河工程一旦发生闸门调度运行设备设施安全事故，将导致调水不能够正常进行，影响穿黄河工程安全、东平湖安全和工程沿线设备设施、人民群众生命财产等安全，严重时将危及鲁北段输水干线工程及北延应急调水工程的运行安全和沿线人民的生命财产安全。因此要统筹考虑闸门开度、流量、渠道水位等有关运行参数，确保南水北调工程发挥安全效益、经济效益、社会效益及生态环境效益。

2 闸门调度运行管理存在的风险分析

南水北调东线一期山东段工程是一个复杂的系统工程，工程门类多，涉及有11个单项，54个设计单元，工程涵盖建筑、土木、机电工程三大类。自2013年通水运行以来，成功应对冰期输水、应急调水、强台风、严重秋汛等考验。而穿黄河工程位置又比较特殊，牵涉需要地下穿越黄河，建筑物、金结机电种类较多，特别是全程渠道、节制闸、埋管、穿黄河隧洞、埋涵相连，水体从东平湖出湖闸出来，经过无压—有压—无压状态，水力学变化较复杂，对于闸门的调度启闭操作需要遵循一定的规律和经验，一旦调度运行管理不当或者操作有误，可发生设备设施安全事故。

（1）业务技能培训不到位。对岗位操作人员的业务培训不到位，不能确保每位操作人员都能够了解掌握穿黄河工程的特点、闸门操作规程、主要风险点，遇突发情况应急处置能力不强。

（2）金结机电、信息自动化设备设施维修养护不到位。根据省调中心的调度指令正常调整或者应急调整流量情况下，金结机电、信息自动化设备设施出现故障，不能够正常完成操作任务；备用电源应急柴油发电机维修养护不到位，在市电出现异常停电的情况下，应急柴油发电机不能够正常启动供电进行闸门启闭操作。

（3）穿黄河工程出湖闸、隧洞出口闸、埋涵出口闸3个闸门调度不同步，偏差较大就会出现水锤、水击现象，对水工建筑物、金属结构等造成一定破坏，甚至对整个穿黄河工程构成危害。

（4）出湖闸流量过大过快会造成隧洞出口闸的闸孔及透气孔出现“涌水”现象。

3 风险应对措施思考及探讨

穿黄河工程自2013年通水以来，经过专家指导、历任工程技术管理人员多年现场实际工作经验积累，总结出一套符合工程调度运行管理实际需要、保障工程安全可靠、平稳运行的宝贵经验。

（1）提高思想政治认识和岗位责任意识，建立健全全员安全生产责任制。组织现场管理及一线运行人员深入学习习近平总书记关于安全生产和治水的重要论述，逐级压紧压实压牢各级岗位责任、工程运行管理单位主体责任和工程维修养护单位代维责任，始终保持清醒头脑，深刻吸取事故教训，牢固树立“安全第一、预防为主、综合治理”的安全工作方针，坚持以人为本，守住安全发展的红线，守牢安全生产的底线。要把南水北调安全融入构建国家大安全格局，加强工程运营管理，完善安全生产管理体制机制，对工程安全风险进行辨识和管控，提升工程安全风险管控能力，强化工程调度运行，把防范化解安全风险摆在重要突出位置，建立健全以工程运行管理单位为核心的全员安全生产责任制，完善工程风险分级管控及隐患排查治理制度，及时了解掌握工程现场有关设备设施运行情况，科学有效防范生产安全事故，确保供水水质持续稳定达标，切实担当起穿黄河工程安全平稳调水的重任。

（2）不断完善穿黄河工程闸门调度运行管理控制原则和启闭方式，规范闸门调度运行管理。工程运行管理单位要根据穿黄河工程的独有特性、状况和水利行政管理单位的要求及时修订完善穿黄河工程闸门调度控制运用原则；把穿黄河工程东平湖出湖闸与穿引黄渠道埋涵出口闸共同作为调水流量控制的闸门，根据上游、下游最高设计水位及工程运行实际要求情况，多闸联动控制调节输水流量；隧洞出口闸和埋涵出口闸联动调节，以防止埋涵出口闸出现共震，造成金属结构甚至建筑物工程破坏；穿黄河工程东平湖出湖闸出口的南干渠保持在较高安全运行水位，防止在低水位运行时造成扬压力破坏；滩地埋管、穿黄隧洞和穿引黄渠道埋涵始终保持在有压状态运行，调水运行前进行冲水排气操作，防止出现设备设施的安全事故。

（3）进一步加强穿黄河工程信息化建设，实现工程调度的自动化和智能化。通过南水北调东线一期工程山东段调度运行管理系统，运行期间全面控制输水控制性建筑物状态及环境状况，掌握闸门运行的实时采集信息、单闸控制、多闸控制、趋势曲线、主要参数、参数设置等功能，实现对现地闸室的现地及远程调度控制等转换操作；闸门调度远程操控时，根据收集到的信息，对闸门状态采取相应措施，通过远程操控、现场监护、视频监控实时查看三者相结合的方式，使远控操作更加准确性、可视化，达到少人值班、无人值守、统一调度的目的，不断优化自动化调度运行管理系统，闸门智能判断预警能力，持续提升智能化水平，精确精准安全调水，真正实现穿黄河工程闸门调度控制系统的自动化和智能化，加快构建南水北调东线山东段工程智能化调度指挥、运行监管系统和数字孪生的智慧水利体系。

（4）针对穿黄河工程闸门调度运行管理过程中可能出现的各类风险，依据《生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则》开展安全事故风险评估、应急资源调查、汲取运行管理过程中出现的经验教训，制定完善应急预案体系和建立健全应急处置机制，使应急预案与现场工程类型实际有机吻合，并积极开展应急演练。进一步优化穿黄河工程闸门联合调度启闭原则和工作流程，做好“四预”（预报、预警、预演、预案）的各项防范措施。注重强化对一线运行人员的业务知识培训，使其熟练掌握闸门操作技能和隐患排查处理，避免由于闸门误操作而造成安全事故。

（5）调水期间强化人员值班值守，确保发生突发险情应急处置到位。调水期间穿黄河工程运行管理单位根据上级要求严格落实24 h值班制度，加强对闸门、渠道巡视巡查，认真填写《调度运行日志》，充分运用调度运行管理系统的视频监控系统查看渠道、闸门运行状况；要求维修养护单位加密巡查次数，增加巡查人员，密切跟踪渠道运行水位、闸门运行状况。一旦发生险情，要及时汇报、科学研判，严格按照《山东南水北调东线调度运行规程》精准科学调度，立即组织开展应急处置并逐级上报省调度控制中心。

4 结语

通过对穿黄河工程闸门调度运行管理存在的风险隐患进行有效管控，解决了穿黄河工程在大流量、小流量、应急排涝等各类运行状态下的各种隐患风险，保障了工程安全平稳运行。下一步将充分利用更多水利工程、金结机电、信息自动化等专业知识和高新技术，结合公司信息自动化调度控制系统及数字孪生智慧水利体系建设，将闸门开度、水情工况、水位、流速、流量等水文特征系统化、规范化、标准化，形成更加系统完善的闸门调度运行管理成果，做活“水网+”文章，把水安全、水生态、水经济、水民生有机结合起来，具有丰富的研究意义和推广应用价值。