分析南水北调中线干线工程防汛风险及对策

李佳 户敏航 李士翰

关键词：南水北调；安全运行；安全监测；预防措施；

南水北调中线工程全长1 432 km，沿线以明渠为主，混凝土建筑物有2 000多座。线路长，建筑物及设备设施种类多，地质及水文条件复杂。为保障工程安全运行，管理单位采取安全监测、安防监控、工程巡查、水下摄像、设备巡视等预防措施，及时排查并处理隐患，避免重大风险事件发生。对南水北调中线工程安全运行风险及预防措施进行提炼分析，以期为其他调水工程安全运行风险预防提供参考和借鉴。

一、安全运行的风险

南水北调中线干线工程建筑物类型主要有渠道、倒虹吸、渡槽、隧洞、箱涵、PCCP管道、混凝土重力坝(丹江口)、跨渠桥梁等。工程风险主要有洪水、暴雨、地震等自然灾害损害和施工缺陷隐患、日常运行操作及维护不当等人为损害。风险事件失事模式主要有倾覆与滑移、渗漏破坏、结构破损、地质风险、管道爆裂、冰害损坏、水质污染、断电及机电设备故障、恐怖袭击等。南水北调中线工程全线采取自流方式，在惠南庄泵站提水后进入PCCP管道输水的调水模式。沿线地质多变，不同渠段存在不同风险，各建筑物失事模式也各不相同。可能相互独立，也可能相互关联，小的隐患会变成大的风险，一种风险会变成多种风险。如排洪渡槽漫溢，会造成渠道水质受到影响，同时对边坡冲刷或造成面板滑移、倾覆等险情。由于存在各类风险，早期及时发现并处理隐患就显得非常重要。

二、南水北调中线干线工程防汛风险的预防措施

1.土建工程巡查措施。由于南水北调中线工程长距离调水，沿线设置的蓄水水库还在建设，一旦断水，无法及时补充供水水源，因此任何一个环节都不能出现问题，应采取人工巡查的方式，对沿线高填方、深挖方、膨胀土换填等重点渠段和大型输水渡槽、倒虹吸等重要建筑物进行排查，以便及时发现和排除工程隐患和风险。运行管理单位将工程分段分区，配置专业的巡查队伍，配备望远镜、榔头、卷尺、记号笔等简易工器具，巡查人员经过专业培训后上岗。通过目视、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等直观方法，或辅以锤、钎、卷尺、放大镜等简单工具器材或仪器，对工程结构及其附属设施的表观质量、工作状态、水质污染和环境条件等进行日常检查。以小组为单位，不少于2人，分别巡视不同区域，但又互相配合，不脱离对方视线范围。每3～7 d巡查1遍，重点部位、重点时期24 h值守，季节交替期组织全面排查1遍，汛期雨中和雨后加密巡查。

2.设施设备巡视巡检措施。南水北调中线工程沿线设置多座控制闸、节制闸、分水闸，其中节制闸、分水闸工作闸门保持运行状态，控制闸工作闸门保持热备用状态，其他闸门保持冷备用状态。采取值守运行、巡视运行模式相结合的巡视方法进行设施设备的巡视巡查。值守运行模式是指运行人员居住生活在闸站，完成规定的操作、巡视工作，24 h待命;巡视运行模式是指对不需要人员值守的闸站机电设备，由维护人员按规定频次巡视检查设备的运行状态。设备操作人员须通过专业技术培训，经考试合格持证上岗，操作过程执行工作票、工作许可、工作监护、工作间断与终结四项制度，穿戴安全防护装备，悬挂指示标牌。节制闸工作闸门启闭机实行值守运行巡视，主要巡视闸门、止水外观，油压管路运行状况，电控系统状况，控制方式等，要求必须达到合格标准。节制闸以外的其他液压启闭机实施巡视运行模式，主要巡查设备外观，油质、油位，油管路、传感器、液压站、油缸、电控柜、指示灯、报警器等运行状况，分为静态和动态两种巡查模式。静态巡查是在不操作设备的情况下按规定的流程和项目进行的一种巡视和检查，主要采取望、闻、嗅、触感观方式，利用设备本身的仪表(必要时利用非接触式仪器)和记录数据进行状态检查，及时发现设备故障、缺陷。动态巡查是在对设备开、关闸操作时，采取望、闻、嗅、触感观方式，利用必要的外接仪表和设备本身仪表进行测量，利用闸控系统数据进行分析，在操作过程中检查设备各部件的动作情况，发现设备故障和缺陷。动态巡查操作设备需在静态巡查下无故障或缺陷时进行。

3.安全监测措施。在工程建设阶段，即考虑安装监测仪器，通过仪器观测数据，分析判断变化趋势，确定工程是否存在安全隐患。监测仪器设施安装包括内、外观仪器安装、电缆引设等。内观仪器主要有渗压计、土压力计、钢筋计、混凝土应变计、无应力计、桥梁应变计、温度计、沉降计、土位移计、含水量计、测斜管、沉降管等;外观仪器设备主要有工作基点、基准点、位移测点、观测箱(柜)、水尺、测压管等。内观数据采集分为人工采集和自动化采集两种方式，人工采集方式根据闸站和观测房内采集单元的自动化程度分为全自动(指MCU)和半自动(指集线箱)两种，监测频次为1次/周～2次/月。外观监测主要采取人工采集方式，监测频次为1次/月～2次/季。采集的数据经过分析后与设计警戒值进行比较，从而判断该段工程是否存在重大变形、位移等隐患。

4.安防监控措施。南水北调中线工程沿线以渠道为主，两侧布置有隔离网与外界隔离，隔离网也是工程运行安全的一道屏障。运行初期，经常出现隔离网被破坏，无关人员进入渠道现象，成为风险因素。通过一年运行期后发现，建设一套完整的安防系统非常必要。中线工程采用以智能电子围栏系统为自动感知监控，配合视频监控系统为人工查看、语音告警监控组合的安防系统。智能电子围栏利用先进的物联网技术结合监视区域的隔离网，在沿线渠道两侧及重要设施区域布设安防振动光缆，形成输水线路沿线外部入侵自动感知，经语音告警系统传导至终端，提示管理者及早发现并采取措施。视频监控系统由前端视频采集、语音告警、音视频传输光纤网络、后台视频数据存储、显示控制和音视频管理等软硬件组成，在沿线平均每500 m左右布设一个高清视频监控摄像机、扩音喇叭，形成输水线路全线覆盖的监控网络。智能电子围栏遭到外部侵入而终端平台告警时，管理者通过视频监控系统可直接调取该部位视频监控或视频影像，经确认外部侵入后，通过扩音喇叭喊话，阻止侵入。

5.水下隐患排查措施。南水北调中线工程作为沿线省市主要水源，因暂时未建成配套调蓄工程，自通水后，大部分渠段不具备停水检修条件。为掌握通水运行至今水下工程现状，以400 m缆水下机器人探测设备为主，水下蛙人摸排为辅，分断面扫描，采取水下直接观察、摄像、录影等方式，对水下工程开展全面检查。通过水下机器人配置的侧扫声呐探测系统对水下衬砌面板、桥梁墩柱等进行扫描，获取声呐图像，确定异常部位的范围，然后利用水下机器人摄像系统对该部位进行录像、拍照、估测。个别检查部位结合蛙人摸排视频，现场检测人员通过研判检查影像和数据，确定异常位置，对该部位进行水下机器人检查。水下机器人检测分为手动模式和巡航模式，手动模式是指水下定点检查时，操作ＲOV

前进、后退、上浮、下潜运动控制及俯仰、横滚;巡航模式是指长距离水下声呐扫描时，通过设定推力，控制ＲOV进行恒定速度/水深的长时间定深/定高航行、扫描。通过机器人的视频系统、监控系统、声呐系统完整记录水下检测情况，以便及时处理工程风险及隐患。

总之，对于出现的一些水下工程缺陷，虽不影响通水运行，但目前只能是采取临时措施进行处理，不能彻底消除隐患。调蓄水库未建设完成，不能断水期间，在保证水质安全、通水正常的前提下，如何进行水下处理，消除水下缺陷方面，管理单位还应进行重点研究。

参考文献：

［1］熊静.南水北调办中线运行风险研究.2019.

［2］张晓丽.分析南水北调中线干线工程防汛风险及对策研究.2020.