广东水电二局股份有限公司 511340
摘要：建立安江水电站整体物理模型，对安江水电站船闸下游口门区布置方案进行试验，参照常见的船闸下游口门区通航水流条件改善措施结合工程实际对工程方案进行优化，通过设置一定长度的透水式导流隔墙，有效改善二线船闸下游口门区的流态，使得口门区的水流条件能够满足通航要求。
关键词：船闸；口门区；通航；水流条件
1安江水电站概况
安江水电站船闸闸位于湖南怀化洪江市安江镇先锋村，系沅江的控制工程.于2013年4月竣工.安江电站共计18孔弧门闸.单孔净宽3m.闸总宽61.98m.闸底高程6.3m.设计流赎230m3/s.校核流赎276m3/s。为了合理利用安江电站下游丰富的水能资源.安装有4台单机容量35MW的水轮发电机组。并网发电后近年来年发电虽可达4.8亿kW· h。安江水电站下游河段顺直长约1500m.鼓大河宽81.2m.主河宽61.2m.IIPJ上、下游1500m，500m处分别与杨庄船闸上、下游交汇。
2.船闸的特点
（1）安江水电站船闸的运行管理没有成熟的经验可以借鉴。
（2）安江水电站靠近县城，对社会影响巨大，船闸的运行管理承担着重大的安全责任和社会责任。
（3）船闸布置于沅水江心的双洲岛，左、右河槽及发电厂房分别泄流，船闸下游引航道出口形成环流，水情及流态非常复杂，在全国也是独一无二的。
3.水电站的效益影响因素
水力发电站的发电条件受多种因素制约，包括：上下游水头差、发电机组单机功率、河道特性以及水体含沙量等多种水力电力因素。安江水电站由于上游为中运河，下游为安江灌区.水体含沙量较小，河道特性也较为稳定，对安江水电站的发电输出功率影响最大的因素为上下游水头差。由于安江水电站上下游均与旁边的杨庄船闸上下游分别交汇，杨庄船闸的船舶通航造成的闸门频繁启闭，使得安江水电站上游水位下降、下游水位抬升，客观上降低了安江水电站较为理想的水力发电条件一水头差，导致水力发电机组转速减慢，其发电输出功率受到较大影响。
4.效益影响评定
表1 杨庄船闸通航前后对安江水电站水力电力因素的影响记录表
为了较为精确的掌握杨庄船及船舶通航对安江水电站运行效益的具体影响，也为了能够比较准确的了解安江水电站水电站发电输出功率受船闸通航影响的动态变化规律，结合一个月的安江水电站关于杨庄船闸通航前后的水力电力因素的实测运行观测资料，并借用安江水电站闸水文站相应时段内的上下游水位变化过程线，对安江水电站闸水电站的发电输出功率在杨庄船闸通航前后的动态变化进行分析评定，其实际运行观测数据见表1。
从表1中不难看出.在一个月的实测观测资料中.杨庄船闸通航前后.安江水电站L下游水头差以及单机发电输出功率.均出现了较为明显的变化.其发电输出功率下降幅度最大超出13%.水头差最大下降达到0.2m，根据表中原始观测记录数据，以日期为横坐标，杨庄船闸通航前后的上下游水头差为纵坐标.点绘上下游水头差变化过程线图。如图1：
图1 安江水电站电站上下游水头差在通航前后的变化示意图
从图1可以更加直观的看出.安江水电站的上下游水头差在杨庄船闸通航前与通航后的变化幅度.通航前的安江水电站电站上下游水头差过程线位于通航后的水头差过程线上方。两条互不相交的过程线之间平均落差达到0.14m.最大落差达到0.2m。根据表中原始观测记录数据，以日期为横坐标，杨庄船闸通航前后的安江水电站闸水力发电站的单机输出功率为纵坐标.点绘水电站单机发电输出功率变化过程线图.如图2。
图2 船闸通航前后水电站发电功率变化
从图2中可以看出，杨庄船闸通航前的安江水电站发电稳定输出单机功率件遍高于通航后的发电输出功率。通航前后的单机发电输出功率过N线不相交.两者平均落差超过20kW.即发电功率对于船1*1通航较为敏感.其随着船舶通航的闸门启闭发生的波动幅度基本接近于15%的影响幅度。
5.施工期船闸运行管理措施
5.1成立运行管理机构明确管理职责
在临时通航前夕，安江水电站公司积极协调，组织成立了由参建各方参与的船闸临时运行管理机构，并明确了机构的管理职责，编制了船闸运行规程，建立了安全应急管理体系。为了维护船闸运行的安全生产局面，2012年12月中旬，安江水电站公司组建成立船闸运行部，进一步明确了船闸运行管理职责。船闸运行部成立以后，加强组织领导、建立健全各项规章制度和应急预案；加强部门员工服务社会、服务船民的意识，尽最大的社会责任避免社会群体事件的发生；加强同闸门调度、水情中心的沟通协调，及时掌握水位信息和闸门开度信息，便于通航调度；加强同海事、航道部门的沟通，合理组织船舶编队，确保通航秩序和航道安全。
5.2全面跟踪船闸设备安装调试
船闸设备安装调试的质量是船闸投运后期安全运行的关键，临时通航时很多设备还未安装调试到位，船闸运行部对此高度重视，在通航间隙，安排技术人员全过程跟踪船闸机电设备的安装调试，全面掌握安装质量情况，通过现场要求、协调会等方式督促总包、监理、施工单位加强机电质量管理，及时消除设备缺陷。同时，为了确保设备的正常运行，每天坚持对设备进行严格的巡视和维护，及时消除安全隐患。
5.3多方协调防洪抗旱通航三不误
由于安江水电站水电站不具备对上游水电站的反调节能力，左河槽截流后水库蓄水36.5m仅满足船闸上游引航道通航水深要求；施工期间，通航初期每天1：00～8：00，沅水上游来水仅约180～260m3/s，低于下游通航和生产生活的生态流量380m3/s。为避免船舶搁浅出险，减少船舶滞航损失，安江水电站水电站一方面开闸泄水进行补充，另一方面积极协调湖南省电力公司和五凌电力公司，将上游凌津滩水电厂的最小出库流量控制在不小于380m3/s，并建立上下联动机制。为保证2014年汛期安江水电站水电站施工期船闸通航安全和沅水航道船主的生命财产安全，确保安江水电站水电站枢纽工程安全度汛，安江水电站县政府以及安江水电站公司高度重视，组织参建各方紧密配合，顾全大局，科学调度，确保汛期船闸安全通航。当沅水安江水电站站流量（以下简称“沅水流量”）超过3750m3/s或电站二期上游围堰水位超过36.5m时，安江水电站沅水大桥以下至电站二期上游围堰河段内不得停泊、滞留任何船只；当沅水流量超过3750m3/s或电站二期上游围堰水位超过36.5m，且沅水流量小于或等于安江水电站水电站设计最大通航流量10000m3/s时，只要船闸具备通航条件，过往船只随到随过，不再限制于通航时间的约定；当沅水流量超过10000m3/s时，上、下游船只停靠在上、下游的安全区域，不得靠近施工区域。安江水电站2013年夏天持续高温无雨，沅水水位一再回落，达到历史低点。特别是进入7月以后，380m3/s的生态流量已无法满足船舶航行的基本条件，既要保证通航日的基本通航水量，又要满足上游库区抗旱的基本需求，而在建中的安江水电站水电站库水位仅为36.5m（正常蓄水位39.5m），为通航极限水位，根本无任何的调控能力。安江水电站公司全力协调湖南省防指及省电力公司、五凌电力公司，请求给予安江水电站水电站工程建设和船闸通航工作大力支持，确保每周两天的正常通航。由于上游来水时间的不确定性，既要保障下游适当的生态流量，又要合理控制上游水位满足通航和抗旱的需求，泄洪弧门操作人员经常需要在通航的前一天，按水情信息进行频繁操作和多次开度调整。当需要通航且上游水位满足通航条件时，先将下游引航道需上行的船舶单方向操作过闸，然后让下行船舶过闸后在下游引航道内等候，待所有上行船舶都已过闸完毕，且下行的船舶均进入下游引航道后，这时再开启泄洪弧门，加大下泄流量抬高下游水位，待下游水位稳定后，下行船舶方可安全驶出下游引航道继续航行。这样每次通航就要反复调节泄洪弧门多次，每次操作用时1～2h，而且操作时间没有确定性，必须依据上游来水情况决定。
结语
安江水电站具有相对优良的上下游水情条件，其年度电能输出已达到580万kWh。随着杨庄船闸的船舶交通运营.而且交通船舶流量较大，船闸的上下闸门频繁的开启，较大幅度的降低了安江水电站的上下游水头差；另外，安江水电站的下游水位受船闸通航泄水水流的顶托，也使得发电输出功率相应下降。经过环比分析。杨庄船闸通航泄水的闸门启闭期间.安江水电站上下游水头差平均总体下降达到0.14m.下降的最大水头差达到0.2m，Jt平均发电输出功率下降11.35%，最大发电输出功率受通航影响下降接近.5%，每年对发电经济效益的影响也达到了26万元。这就可以看出，杨庄船闸的通航对于安江水电站的电能输出构成了十分严重的影响。
参考文献
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论文作者:蒲武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/6
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