南水北調東線一期穿黃河工程閘門調度運行管理風險探討

李慶義，李 寶，徐 峰，許麗慧，李典基

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

0 引言

南水北調工程是黨中央、國務院根據我國經濟社會發展需要做出的重大決策，是緩解我國北方水資源嚴重短缺局面和生態環境惡化狀況，促進水資源整體優化配置的一項跨流域的重大戰略性水利基礎設施，對實現經濟社會可持續發展有著極其深遠的戰略意義。其根本任務是通過補充客水資源，對當地水資源進行優化配置。根據2002年12月國務院批準的《南水北調工程總體規劃》，南水北調東線一期工程山東段主要是緩解蘇北、山東半島和魯北地區城市缺水問題，兼顧生態補水和環境用水，并為向河北、天津北延應急供水創造條件, 規劃工程規模為抽引江水500 m3/s，入東平湖100 m3/s，過黃河50 m3/s，送山東半島50 m3/s。每年可為山東省調引13.53億m3的長江水，將從戰略上調整山東省的水資源時空布局，使山東骨干水利工程與南水北調配套工程形成互聯互通的水網，實現長江水、黃河水、淮河水和當地水的聯合調度、優化配置。南水北調是國之大事、國之重器，既是一條調水線，更是一條生命線。習近平總書記兩次視察南水北調工程強調南水北調工程事關戰略全局、事關長遠發展、事關人民福祉的 “三個事關”；是優化水資源配置、保障群眾飲水安全、復蘇河湖生態環境、暢通南北經濟循環的“四條生命線”；要從守護生命線的政治高度，切實維護南水北調工程安全、供水安全、水質安全的 “三個安全”。以黨的二十大精神為引領，加快補齊水資源供應保障能力的短板，為服務構建新發展格局、推動山東高質量發展，保障山東經濟社會可持續發展提供強有力的水資源支撐。

南水北調東線一期山東段工程自省界臺兒莊泵站開始向北歷經七級泵站到達東平湖，出東平湖后分兩路輸水，一路向北穿過黃河向魯北地區供水，一路向東向膠東地區供水，形成南北、東西兩大輸水干線。其中南北干線長487 km，東西干線長704 km，輸水干線全長1 191 km，在齊魯大地上形成南北暢通、東西互濟的“T”字形輸水大動脈和現代水網大骨架。干線工程靜態投資達172億元，動態投資約230億元。一期工程供水范圍涉及山東省的13個市、71個縣（市、區），配套工程投資約270億元。內容可概括為：“七站”、“六河”、“三庫”、“兩湖”、“一洞”?！捌哒尽笔侵感陆ㄅ_兒莊、萬年閘、韓莊、二級壩、長溝、鄧樓、八里灣等七級泵站；“六河”是指疏浚擴挖韓莊運河、梁濟運河、柳長河、小運河、七一.六五河、膠東輸水干線渠道等六條河道；“三庫”是指新建東湖、雙王城和大屯三座調蓄水庫；“兩湖”是指防滲影響處理和局部疏通南四湖、東平湖兩座大型湖泊；“一洞”就是指的穿黃隧洞工程（見圖1）。

穿黃河工程是南水北調東線工程的咽喉部位，在東平湖玉斑堤新建出湖閘，開挖南干渠至黃河南大堤，南大堤外新建埋管進口檢修閘，以埋管的方式穿過黃河灘地至黃河南岸的解山村，經穿黃隧洞穿過黃河主槽及黃河北大堤，在山東省聊城市東阿縣位山村以埋涵的形式向西北穿過位山引黃渠渠底后轉出地面，成功將長江水穿越黃河同魯北段輸水干渠相接，全長8.91 km。同時，近幾年啟動了北延應急供水、大運河生態補水，對天津、河北等地區城鎮生活、工業生產、經濟發展、社會穩定提供了可靠保障。穿黃河工程建設一期設計流量100 m3/s，工程等別為Ⅰ等，主要建筑物為l級，次要建筑物為3級，設計地震烈度為Ⅶ度。穿黃河工程主要由閘前疏挖段、出湖閘、南干渠、埋管進口檢修閘、灘地埋管、穿黃隧洞、隧洞出口閘、穿引黃渠埋涵、穿引黃渠埋涵出口閘及連接明渠等建筑物組成，共設有出湖閘、進口檢修閘、隧洞出口閘、埋涵出口閘等4個中型閘門。

1 閘門調度運行管理控制原則

閘門調度運行管理控制是南水北調東線一期工程山東段穿黃河工程調水運行風險管理的重點，是工程運行管理的重中之重。穿黃河工程的出湖閘、進口檢修閘、隧洞出口閘、埋涵出口閘均依據《山東省水閘控制運用計劃編制導則（試行）》，結合工程現場實際，編制了4個水閘的控制運用計劃。閘門調度運行嚴格按照南水北調山東省調度運行控制中心的調度指令完成，并且服從流域機構及地方防洪度汛調度。穿黃河工程上游銜接東平湖、下游銜接南水北調魯北段工程及北延應急調水工程，調度上要科學調度，密切配合運用。

穿黃河工程一旦發生閘門調度運行設備設施安全事故，將導致調水不能夠正常進行，影響穿黃河工程安全、東平湖安全和工程沿線設備設施、人民群眾生命財產等安全，嚴重時將危及魯北段輸水干線工程及北延應急調水工程的運行安全和沿線人民的生命財產安全。因此要統籌考慮閘門開度、流量、渠道水位等有關運行參數，確保南水北調工程發揮安全效益、經濟效益、社會效益及生態環境效益。

2 閘門調度運行管理存在的風險分析

南水北調東線一期山東段工程是一個復雜的系統工程，工程門類多，涉及有11個單項，54個設計單元，工程涵蓋建筑、土木、機電工程三大類。自2013年通水運行以來，成功應對冰期輸水、應急調水、強臺風、嚴重秋汛等考驗。而穿黃河工程位置又比較特殊，牽涉需要地下穿越黃河，建筑物、金結機電種類較多，特別是全程渠道、節制閘、埋管、穿黃河隧洞、埋涵相連，水體從東平湖出湖閘出來，經過無壓—有壓—無壓狀態，水力學變化較復雜，對于閘門的調度啟閉操作需要遵循一定的規律和經驗，一旦調度運行管理不當或者操作有誤，可發生設備設施安全事故。

（1）業務技能培訓不到位。對崗位操作人員的業務培訓不到位，不能確保每位操作人員都能夠了解掌握穿黃河工程的特點、閘門操作規程、主要風險點，遇突發情況應急處置能力不強。

（2）金結機電、信息自動化設備設施維修養護不到位。根據省調中心的調度指令正常調整或者應急調整流量情況下，金結機電、信息自動化設備設施出現故障，不能夠正常完成操作任務；備用電源應急柴油發電機維修養護不到位，在市電出現異常停電的情況下，應急柴油發電機不能夠正常啟動供電進行閘門啟閉操作。

（3）穿黃河工程出湖閘、隧洞出口閘、埋涵出口閘3個閘門調度不同步，偏差較大就會出現水錘、水擊現象，對水工建筑物、金屬結構等造成一定破壞，甚至對整個穿黃河工程構成危害。

（4）出湖閘流量過大過快會造成隧洞出口閘的閘孔及透氣孔出現“涌水”現象。

3 風險應對措施思考及探討

穿黃河工程自2013年通水以來，經過專家指導、歷任工程技術管理人員多年現場實際工作經驗積累，總結出一套符合工程調度運行管理實際需要、保障工程安全可靠、平穩運行的寶貴經驗。

（1）提高思想政治認識和崗位責任意識，建立健全全員安全生產責任制。組織現場管理及一線運行人員深入學習習近平總書記關于安全生產和治水的重要論述，逐級壓緊壓實壓牢各級崗位責任、工程運行管理單位主體責任和工程維修養護單位代維責任，始終保持清醒頭腦，深刻吸取事故教訓，牢固樹立“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全工作方針，堅持以人為本，守住安全發展的紅線，守牢安全生產的底線。要把南水北調安全融入構建國家大安全格局，加強工程運營管理，完善安全生產管理體制機制，對工程安全風險進行辨識和管控，提升工程安全風險管控能力，強化工程調度運行，把防范化解安全風險擺在重要突出位置，建立健全以工程運行管理單位為核心的全員安全生產責任制，完善工程風險分級管控及隱患排查治理制度，及時了解掌握工程現場有關設備設施運行情況，科學有效防范生產安全事故，確保供水水質持續穩定達標，切實擔當起穿黃河工程安全平穩調水的重任。

（2）不斷完善穿黃河工程閘門調度運行管理控制原則和啟閉方式，規范閘門調度運行管理。工程運行管理單位要根據穿黃河工程的獨有特性、狀況和水利行政管理單位的要求及時修訂完善穿黃河工程閘門調度控制運用原則；把穿黃河工程東平湖出湖閘與穿引黃渠道埋涵出口閘共同作為調水流量控制的閘門，根據上游、下游最高設計水位及工程運行實際要求情況，多閘聯動控制調節輸水流量；隧洞出口閘和埋涵出口閘聯動調節，以防止埋涵出口閘出現共震，造成金屬結構甚至建筑物工程破壞；穿黃河工程東平湖出湖閘出口的南干渠保持在較高安全運行水位，防止在低水位運行時造成揚壓力破壞；灘地埋管、穿黃隧洞和穿引黃渠道埋涵始終保持在有壓狀態運行，調水運行前進行沖水排氣操作，防止出現設備設施的安全事故。

（3）進一步加強穿黃河工程信息化建設，實現工程調度的自動化和智能化。通過南水北調東線一期工程山東段調度運行管理系統，運行期間全面控制輸水控制性建筑物狀態及環境狀況，掌握閘門運行的實時采集信息、單閘控制、多閘控制、趨勢曲線、主要參數、參數設置等功能，實現對現地閘室的現地及遠程調度控制等轉換操作；閘門調度遠程操控時，根據收集到的信息，對閘門狀態采取相應措施，通過遠程操控、現場監護、視頻監控實時查看三者相結合的方式，使遠控操作更加準確性、可視化，達到少人值班、無人值守、統一調度的目的，不斷優化自動化調度運行管理系統，閘門智能判斷預警能力，持續提升智能化水平，精確精準安全調水，真正實現穿黃河工程閘門調度控制系統的自動化和智能化，加快構建南水北調東線山東段工程智能化調度指揮、運行監管系統和數字孿生的智慧水利體系。

（4）針對穿黃河工程閘門調度運行管理過程中可能出現的各類風險，依據《生產經營單位生產安全事故應急預案編制導則》開展安全事故風險評估、應急資源調查、汲取運行管理過程中出現的經驗教訓，制定完善應急預案體系和建立健全應急處置機制，使應急預案與現場工程類型實際有機吻合，并積極開展應急演練。進一步優化穿黃河工程閘門聯合調度啟閉原則和工作流程，做好“四預”（預報、預警、預演、預案）的各項防范措施。注重強化對一線運行人員的業務知識培訓，使其熟練掌握閘門操作技能和隱患排查處理，避免由于閘門誤操作而造成安全事故。

（5）調水期間強化人員值班值守，確保發生突發險情應急處置到位。調水期間穿黃河工程運行管理單位根據上級要求嚴格落實24 h值班制度，加強對閘門、渠道巡視巡查，認真填寫《調度運行日志》，充分運用調度運行管理系統的視頻監控系統查看渠道、閘門運行狀況；要求維修養護單位加密巡查次數，增加巡查人員，密切跟蹤渠道運行水位、閘門運行狀況。一旦發生險情，要及時匯報、科學研判，嚴格按照《山東南水北調東線調度運行規程》精準科學調度，立即組織開展應急處置并逐級上報省調度控制中心。

4 結語

通過對穿黃河工程閘門調度運行管理存在的風險隱患進行有效管控，解決了穿黃河工程在大流量、小流量、應急排澇等各類運行狀態下的各種隱患風險，保障了工程安全平穩運行。下一步將充分利用更多水利工程、金結機電、信息自動化等專業知識和高新技術，結合公司信息自動化調度控制系統及數字孿生智慧水利體系建設，將閘門開度、水情工況、水位、流速、流量等水文特征系統化、規范化、標準化，形成更加系統完善的閘門調度運行管理成果，做活“水網+”文章，把水安全、水生態、水經濟、水民生有機結合起來，具有豐富的研究意義和推廣應用價值。