- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:水闸是水利工程体系中承担防洪排涝、水资源调配、生态补水等功能的关键设施,其安全运行直接关系到流域沿线群众的生命财产安全与水资源调度的效率,是水利工程管理工作的核心环节。随着我国水利工程建设进入高质量发展阶段,大量存量水闸面临运行年限增长、外部环境复杂多变、管理要求持续提升等多重挑战,传统运维模式的局限性逐渐凸显。本次研究从水闸运行的核心影响要素出发,梳理当前水闸安全管理中存在的共性短板,结合新时代水利工程管理的发展要求,从监测体系建设、运维机制优化、应急能力升级、智慧技术应用等维度提出系统性的优化策略,为提升水闸运行安全性、稳定性,助力水利工程长效发挥社会效益提供理论参考与实践思路。
关键词:水利工程管理;水闸;安全运行;运维策略;风险防控
水闸作为具备调节功能与屏障属性的水利枢纽节点,在流域防洪减灾体系以及水资源配置网络中占据不可替代地位,它的运行状态直接决定着水利工程体系综合效益能否稳定发挥。
1 水闸安全运行的核心影响要素分析
1.1 工程本体要素
水闸的工程本体是承载运行功能的重要基础,其健康状态直接决定运行安全的基本底线,水闸的水工建筑物部分包含闸室结构等诸多内容,在长期运行过程中会受水流冲刷等作用影响,容易出现混凝土碳化开裂等各类病害问题,这些问题会逐步削弱结构承载与抗渗性能,若未及时发现处置很可能在极端工况下引发结构性风险,闸门等机电设施在频繁操作运行中会出现部件磨损等问题,一旦在调度运行过程中失灵将直接影响水闸正常启闭甚至引发调度事故。
1.2 自然环境要素
水闸运行所处在的自然环境有着不可控性和动态变化特征,这是影响运行安全的重要外部变量,流域水文条件出现异常波动,像超标准洪水致使上下游水位差超出设计阈值、强降雨引发流速骤增对闸体和基础剧烈冲刷,都会对水闸结构稳定性造成极大冲击,极端天气同样会带来多重风险,极端低温可能让混凝土结构出现冻胀裂缝、强台风会对闸门和附属设施造成外力破坏、长时间高温干旱可能引发河床形态变化导致闸前淤积严重影响过流能力,区域地质活动如地震、周边山体滑坡等,可能直接破坏水闸结构或者引发河道形态突变改变水闸运行边界条件,给安全运行带来未知挑战。
1.3 运维管理要素
科学完善的运维管理体系是保障水闸安全运行的重要因素,管理层面出现的疏漏往往会放大自然与本体风险的影响,要是日常巡检制度落实情况不到位,巡检人员缺乏足够的专业辨识能力,就很难及时发现隐蔽性的结构病害和设备隐患,致使小问题逐步积小成大的风险,安全监测体系不完善且监测数据得不到有效利用,会让管理方无法精准掌握水闸内部状态的变化,难以实现风险的早预警与早处置,运维人员专业能力不足、岗位职责划分不清晰、应急预案流于形式以及运维资金投入短缺等问题,都会导致水闸运行管理处于粗放状态,面对突发险情时难以及时有效响应,最终对水闸长期安全运行造成制约[1]。
2 当前水闸安全运行管理存在的共性问题
2.1 安全监测体系存在短板
目前很多水闸的安全监测体系存在明显覆盖盲区和能力不足情况,难以给安全运行提供充足数据支撑,一些建成时间较早的水闸,监测设备配置标准比较低,仅设置了少量水位、外观位移等常规监测点位,对结构内部应力、渗流压力、混凝土老化程度等隐蔽性指标缺少有效监测手段,很难及时发现结构内部早期病害,另外部分水闸的监测设备老化失修,数据采集误差大、传输中断问题频繁发生,无法保障监测数据的连续性和准确性。
2.2 日常运维精细化程度不足
水闸日常运维工作精细化程度不够是诸多安全隐患长期存在且无法及时处置核心原因,部分管理单位运维工作缺少标准化流程指引,巡检内容、巡检频次以及检查标准都没有明确规范要求,巡检过程依赖人员经验存在很大随意性,常出现隐患漏查和问题记录不准确的状况,对于排查发现的问题很多单位未建立闭环整改机制,责任划分不清晰、整改时限不明确以及整改效果复核不到位,致使小隐患长期搁置并逐步演变成影响运行安全重大风险[2]。
2.3 应急管理能力薄弱
水闸运行所面临的风险有着突发性强且影响范围广的特点,应急管理能力不足会直接致使险情发生后处置失当进而扩大损失程度,很多管理单位的应急预案缺乏针对性只是照搬通用模板,未结合水闸自身功能定位、风险等级以及周边环境特点来制定差异化处置流程,也未针对常见的闸门卡阻、渗流异常、结构变形等典型险情制定专项处置方案,预案可操作性不强,应急物资与装备储备常常存在短板,未按照预案要求配齐抢险设备、堵漏材料、应急电源等物资,也缺乏定期的盘点维护,导致险情发生时物资无法正常使用[3]。
3 水利工程管理中水闸安全运行的优化策略
3.1 完善水闸全生命周期安全监测体系
构建能够覆盖水闸全生命周期的安全监测体系,是达成风险早识别早预警早处置的基础支撑,要结合水闸功能定位和结构特点和风险等级,科学规划监测点位布局来进行全面覆盖,既需要覆盖水位流量外观位移等常规指标,也需要针对结构内部应力渗流等隐蔽风险点配置监测设备,以此实现对水闸运行状态的全方位感知,要加快老旧监测设备的升级改造工作进程,推广应用自动化智能化的监测终端设备,实现监测数据的实时采集以及自动传输操作,减少人工干预所带来的误差以保障数据准确连续,同时要建立监测数据智能分析相关机制,搭建多指标联动分析的具体模型框架,结合水闸设计参数以及历史运行相关数据,对监测数据进行深度挖掘来识别风险趋势,实现安全隐患的自动预警为运维管理提供科学依据[4]。下表1就是水闸安全监测核心指标分类表。
表1:水闸安全监测核心指标分类表
监测类别 | 核心监测指标 |
水工结构监测 | 闸体位移、结构应力、渗流压力、混凝土碳化深度、裂缝宽度 |
机电设备监测 | 闸门开度、启闭机负载、电气系统电压电流、设备运行振动值 |
水文环境监测 | 上下游水位、过闸流量、水流流速、河道淤积厚度 |
3.2 构建精细化日常运维管理机制
建立精细化的日常运维管理机制是保障水闸长期稳定运行核心举措,制定标准化的运维管理工作规范明确日常巡检等工作流程标准频次与责任主体,实现运维工作清单化流程化管理以减少工作随意性,建立隐患整改闭环管理机制对排查问题逐一登记建档明确责任人与整改时限并组织复核确保隐患消除避免问题积累,定期组织开展水闸安全鉴定工作并针对不同运行年限水闸制定差异化鉴定方案排查结构与设备健康状态,对有病害水闸及时制定升级改造计划恢复其设计运行能力,加强运维人员专业技能培训建立常态化考核与激励机制提升其隐患识别能力与责任意识保障运维管理制度落实。下表2就是不同功能水闸运维侧重点表。
表2:不同功能水闸运维侧重点表
水闸类型 | 运维核心方向 |
防洪节制闸 | 重点监测高水位下结构抗渗抗冲刷性能,强化汛期巡检与应急抢险能力 |
供水调配闸 | 重点保障启闭设备稳定性与计量精度,确保调度指令精准落地 |
挡潮闸 | 重点排查结构腐蚀情况,强化潮位冲击下的结构稳定性监测 |
3.3 强化水闸安全应急管理能力
全方位提升水闸安全应急管理方面的能力,是有效应对突发险情以及降低事故损失的重要保障,需要编制贴合水闸实际情况的“一闸一策”应急预案,结合水闸设计参数、运行特征、周边环境以及风险类型等因素,针对超标准洪水、结构渗漏、闸门启闭故障、地震破坏等不同场景下的典型险情,制定具备可操作性的应急处置流程,明确各个岗位的具体责任分工,确保预案能够直接用于指导应急处置相关工作,要依照预案的具体要求配备齐全应急抢险物资与装备,建立起物资定期盘点维护的有效机制,及时补充或者更换过期的或者已经损坏的物资,确保险情出现的时候物资能够随时被调用使用,要定期组织开展实战化的应急演练活动,通过演练来检验预案的实际可行性、提升应急队伍的抢险处置方面的能力,同时建立和地方应急管理、水利、气象、交通等多个部门之间的联动响应机制,明确信息共享、协同处置等工作的具体流程,提升突发险情的协同处置工作效率,最大程度降低险情所带来的各类损失[5]。
3.4 推进水闸智慧化运行管理建设
推进水闸智慧化运行管理建设是提升管理效率适配水利治理现代化要求重要方向,搭建统一的水闸智慧运维管理平台打通安全监测等不同系统间数据壁垒,把分散运行数据整合到统一平台里实现水闸运行状态一屏展示及数据一键查询为管理人员提供全面运行信息支撑,引入数字孪生技术构建水闸三维仿真模型将物理水闸结构参数和实时运行数据同步映射到数字模型中实现运行状态可视化展示等辅助管理人员做更科学运行决策,建立流域多闸协同管理机制将区域内水闸运行数据纳入统一管理平台实现流域水闸运行数据共享和调度协同联动提升流域水资源调配与防洪调度整体效率[6]。
结论
水闸安全运行属于水利工程管理的核心任务,其管理成效直接关联水利工程体系功能发挥和沿线区域安全稳定,水闸运行安全受工程本体、自然环境以及运维管理等多重要素共同影响,当前很多水闸管理存在监测体系不完善、运维精细化不足、应急能力薄弱和数字化水平滞后等共性短板,需要从技术、管理和制度等多维度协同发力来构建系统性的安全运行保障体系。
参考文献
[1]乔国祥. 水利工程管理中水闸安全监测与智能化运维技术研究[J].城市建筑空间,2025,32(S1):365-366.
[2]彭荣平. 水利工程管理中水闸安全运行措施研究[J].城市建设理论研究(电子版),2025,(08):214-216.
[3]林森. 水利工程管理中水闸安全运行措施分析[J].水上安全,2025,(03):173-175.
[4]王梓丞. 谈水利工程管理中水闸安全运行与检查养护[J].新农民,2024,(28):46-48.
[5]于天晓. 水利工程管理中水闸安全运行措施[J].水上安全,2023,(13):176-178.
[6]冯伟. 浅谈水利工程管理中水闸安全运行与检查养护[J].治淮,2022,(12):42-44.
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