青草沙水库取水工程中闸门运维难题研究

长江口已建类似的避咸蓄淡水库取水方式多为水泵提水入库，取水规模较小，而青草沙水库因库容大，取水建筑物规模大、数量多。取水泵站设计流量200m3／s（1728万m3／d），取水闸总净宽70m，最大设计流量可达到910m3／s，下游水闸总净宽20m，为国内潮汐河口避咸蓄淡水库首次采用泵闸联动、上下游水闸联合的取水方式。根据青草沙水库上游（西北侧）进水、下游（东南侧）出水，使水库范围内水体充分流动的原则，上游取水泵闸闸（站）址为青草沙水库头部新建北堤上段，处于南北港分流口段；下游水闸闸址为新建北堤下端，均受往复潮汐流影响，且侧向进出水，流态极为复杂。上游取水泵闸南侧离中央沙北堤较近，引水渠长度较短，引水出流易对已建中央沙北堤造成冲刷；下游水闸位于离东堤约2km的水库尾部，位于沙脊线上，前后滩低水深，进出水渠均须通过挖槽与滩地顺接。上游泵闸和下游水闸的进出水口均为明渠布置，设计单宽流量达13m3／s，地基均为粉砂或粉砂夹淤泥质地基土，极易冲刷，必须通过采用合理的防冲布置和结构形式解决防冲消能问题，并减小取水通道沿程水头损失。

另外，上、下游取水建筑物均有远离陆地的特点，带来施工需要解决的交通、运输、安全等一系列问题。而且由于取水建筑规模大、数量多，位于江心新沉积土沙脊上的取水泵闸，其围堰面积超过14万m2。

输水干线进水口是青草沙水库水源地原水过江管工程直接从水库取水的口门工程，原水经输水闸井后与岛域输水干线相接，通过过江管输向五号沟泵站。岛域输水干线、过江管均采用盾构施工。输水干线设计供水规模708万m3／d；为满足将来发展的需求，以850万m3／d作为校核。输水闸井作为输水干线的头部，既要满足输水量的要求，又要确保具有一定的淹没深度，使进入输水管（为2根内径5500mm的输水管，水库起点输水管中心标高为－9.00m）的水流不产生漩涡和吸气性漏斗，确保水流从水库平顺进入输水管，避免不良水流对输水管的损坏，同时进水井又要满足盾构机械出洞与输水管检修的功能要求，难度大，要求高。(www.xing528.com)

上游取水闸工作闸门承担着青草沙水库的主要引水工作，闸门日开启频繁，经常动水启闭并局部开启调节流量。闸门局部开启运行时，尾水位较高，形成淹没出流。闸门底缘受回流尾水扰动，易诱发振动。闸址地处长江口，工作条件恶劣，有较大风浪及涌潮，水流条件复杂。因此，闸门局部开启运行时水动力作用下的振动问题是危及闸门安全运行的重要问题。妥善解决好流激振动问题，成为闸门能否长期安全运行的重要因素。工程所在地为长江口，具有风浪大、湿度大、空气含盐度高的特点。一般在每年的枯水季节长江口有咸潮入侵，水质盐度超标。由于液压启闭机活塞杆长期暴露在空气中，容易锈蚀，液压机活塞杆工作频繁，因此对活塞杆的防腐、耐磨要求很高。潮汐河口水库工程的拦沙、清污问题一直是备受重视的问题，同时又是一个复杂的难题。

针对上述潮汐河口大型泵闸的水力学问题、复杂水工结构设计与计算、新沉积土的地基处理及建筑物变形协调，以及金属结构的特殊要求等，在查阅大量资料以及借鉴同类工程经验的基础上，通过数模计算分析、物模试验验证等研究，为工程设计及实施提供技术保证，同时通过对取、输水建筑物的设计关键技术的研究总结，提出对类似河口地区的取输水建筑物设计的系统解决方案，为今后类似工程的设计提供借鉴。