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摘要：广州市北部水系建设沙河涌等三条河涌联合补水工程调度运行方案是对广州市中心城区沙河涌、猎德涌、车陂涌补水所进行的调度补水过程。
关键词：三涌补水 调度运行补水
1 工程简介
广州市北部水系建设沙河涌等三条河涌联合补水工程（下称三涌补水工程）是解决截污后河涌露底和无流动水现象，开展对沙河涌、猎德涌、车陂涌三条河涌进行联合补水的工程。
三涌补水工程在珠江前航道东圃大桥河段抽取前航道潮水，通过压力管道提升输送至北部长湴村长虹苗圃调蓄池，在通过调蓄池净化沉淀后向沙河涌、猎德涌、车陂涌进行补水。工程主要包括东圃泵站、长虹泵站、长虹调蓄池和压力管线。
三涌补水工程按提水—输水—蓄水—补水的工艺流程，共分四期组织实施，其中一期为东圃泵站；二期为环城干线管道；三期为调蓄池、长虹泵站、车陂涌引水管；四期为沙河涌、猎德涌两条支线管道。
2调度运行目标
三涌补水工程的补水目标主要是解决非雨季（每年约200天）沙河涌、猎德涌、车陂涌等三条河涌缺水的问题，通过对三条河涌进行补水主要实现两个目标：（1）通过补水使沙河涌等三条河涌基本达到景观水位，改善河涌水质、提高河涌自净能力；（2）使三条河涌白天有水动的现象（0.1m/s）。
3 调度运行方案
三涌补水日常调度规则以“水清、水满、水动”为目的。调水补水的效果受引水量和引水水质影响，引水量越大，引水水质越好，水质改善程度越大。当引水水量和引水水质同时能满足要求的时候，调水方案为最佳。
3.1 河流水源及需水量分析
河涌景观用水量包括静蓄水量和流动水量，静蓄水量可根据非感潮河段长度、宽度及涌内景观水深计算，平均取1米计算；流动水量按枯水期180天，每天8小时。在涌内以橡胶坝拦截来水，坝上保持一定的堰顶水深，坝与坝之间保持河涌不露底。每隔一定时间，将橡胶坝放下来，置换涌内静蓄水量，以达到清淤、冲污的目的。根据河涌水质情况，确定沙河涌的换水周期，当水质较差或者遇到突发污染事件、珠江退潮时开启沙河涌水闸，将橡胶坝逐级塌下，将涌内的水排出，然后利用长虹泵站沙河涌支线进行大流量集中补水。
1） 沙河涌
沙河涌补水段长9700m，除了本工程外，沙河涌上游水源主要有两个，一个是上游耙齿沥水库，兴利库容122万m3，规划下泻流量为8m/s；一个是京溪净水厂，每天下泄流量约7万m3。丰水期上游来水量大，对补水工程水量需求较小。
沙河涌补水点以下静蓄水补水量为39.81万m3，补水历时12.7小时；若考虑沙河涌广州大道橡胶坝下游段利用沙涌水闸进行补水，则泵站需补水水量23.5万m3，补水历时为7.5小时。
2）猎德涌
猎德涌上游是华南理工大学校区内的三个湖泊，该三个湖是校园景观湖，无法对猎德涌进行补水。河道所需水都需要由补水工程补给。
猎德涌补水段长4400m，天河路以下河段宽5m，天河路以下河段宽10~25m，涌口段景观水位为0.8m，补水水量为13.98万m3，补水历时32.35小时；若考虑天河路以下河段（长约2650m）利用潮汐补水，则猎德支线泵站需要为猎德涌补水量为5685 m3，需补水历时仅为1.32小时。
3）车陂涌
车陂涌上游补水水源主要为龙洞水库，兴利库容247万m3，龙洞水库是车
陂涌上游的主要活水水源，汛期上游来水基本可维持河道的景观水位，但一旦枯水季上游来水量小，容易造成河道露滩甚至断流的情况。
3.2 工程总体调度
1） 东圃泵站
东圃泵站5台（其中1台备用）机组总装机容量4500KW。
东圃泵站调控的原则是在外江潮汐高于东圃泵站设计水位-0.08m时开启泵站(4台)为长虹调蓄池补水；白天在长虹泵站为三条河涌补水的同时，开启泵站，其中潮汐高于东圃泵站设计水位-0.08m时，则开4台泵站，否则，减少开机台数。
东圃泵站控制的原则为晚上11点~次日早上6点，早上7点~晚上7点，根据潮汐水位开启机组。第一段时段为长虹调蓄池蓄水，第二时段与长虹泵站共同向沙河涌、猎德涌、车陂涌补水，每天运行19小时。
2） 长虹调蓄池
长虹泵站沙河涌支线4台机组总装机容量3600KW，猎德涌支线2台（其中1台备用）总装机容量1260KW。
长虹泵站控制的原则为早上6：00~晚上18：00开启，为三条河涌补水，其中，当外江潮汐高于东圃泵站设计水位时，沙河涌支线开泵1台，猎德涌支线开泵1台；否则沙河涌支线开泵2台，猎德涌支线开泵1台。
3.3 各河涌调度
三条河涌补水量为：沙河涌4.2m3/s，猎德涌1.2m3/s，车陂涌3.0m3/s。
1） 沙河涌
沙河涌上游有补水工程、沿线有8座橡胶坝、下游有涌口水闸等3类建筑物参与日常调度运行。具体调度方案如下：
补水开始前，引潮水入涌，当涌口水位达到0.2m（珠基高程）时，关闭涌口水闸。各级橡胶坝充坝后，上游开始补水。当补水点（园岗桥第8级橡胶坝下游）~第7级橡胶坝之间蓄满水后，该橡胶坝形成瀑布跌水。各级橡胶坝坝上水位达到坝顶高程后，坝上有10cm水流溢出，形成景观瀑布效果。
涌口水位达到0.7m（珠基高程）时，如上游继续补水，应结合外江潮位，采用开闸方式将水排出外江。涌口水位降至0.2m（珠基高程）时，停止外排，继续接纳上游补水；如上游停止补水，则维持涌内水位不开启闸门。
沙河涌0+000至3+025段景观用水可利用高潮位时引珠江水，主要通过调度沙河涌截污临时防潮闸来控制，由于珠江涨潮时水质较好，退潮时较差，尤其退潮至露出部分江地时水质更差。根据河涌水质保持水环境功能的要求，河涌内的水质必须较优，因此这段河涌換水时要考虑景观水位的最低控制水位。
由于全线调水量大，上游8级橡胶坝彻底换水需抽水时间较长，为此考虑各级橡胶坝在流动中换水，不考虑全部橡胶坝塌坝换水，在今后实际运行调度中根据需要可逐级塌坝清淤、换水、检修。
当珠江退潮时，关闭沙河涌二级泵站，打开沙河涌截污临时防潮闸放水，将需要换水的橡胶坝塌坝，把3+025下游段河涌水放至最低控制水位，关闭沙河涌截污临时防潮闸。
2）猎德涌
猎德涌有补水工程及下游有涌口水闸2类建筑物形式参与日常调度运行。猎德涌日常工程调度方案如下：
与三涌补水工程补水时间统一。
补水期间，考虑景观水闸下游水位控制在0.1~0.7m范围，正常情况下，涌口水位应维持在该区间，不得随意开闸排水。
补水开始前，引潮水入涌，当涌口水位达0.1m时，关闭涌口水闸。然后上游开始补水，关闭景观闸，拦蓄第二梯级水，当闸上水位达到景观水位1.5m后，闸上有10~20cm水流溢出，形成景观瀑布效果。
涌口水位达到5.7m后，如上游仍继续补水，应结合外江潮位，采用开闸或强排方式将水排出外江，涌口水位降至0.1m后，停止外排，继续接纳上游补水；如上游停止补水，则维持涌内水位不开启闸门。待下次补水前，再进行排水。
3）车陂涌
由于车陂涌没有可调控的水工建筑，可根据天气状况及河涌水量进行补水。
4）静蓄水补水
一般情况下，在泵站补水满足河涌对静蓄水的要求时，水闸主要担负的是排水工程。即在要求对河涌进行换水时，开启水闸（沙河涌和猎德涌水闸），利用潮汐形成的水位差排出涌内污水。当需要利用水闸对河涌进行补水时，在退潮排出涌内污水后可开启水闸为河涌下游感潮河段进行补水。
3.4 应急调度
集中应急补水可进一步提高河涌水体置换能力,在连续正常补水情况下，如遇到突发性污染，可大流量集中向一条河涌补水，此时采取错峰方式向沙河涌或车陂涌或车陂涌补水，如1天中6小时向沙河涌补水，6小时车陂涌，或1天12小时向沙河涌，第2天12小时车陂涌，可按实际情況灵活控制。
3.5 排涝调度
在雨季，不需要对沙河涌等三条河涌进行补水，特别是在台风登陆和暴雨发
生使生时，应以防洪排涝为主，同时提前利用长虹泵站降低长虹调蓄池水位，腾空库容。
1）沙河涌
外江遇高潮位，应关闭涌口水闸，如气象预报流域内有强降雨，各级橡胶坝应提前塌坝，保持河道畅通，然后结合外江潮位，采用开启涌口水闸的方式将涌内水位降至排涝最低水位，以满足排涝要求。待强降雨后，涌内来水趋于稳定后再进行补水调度运行。上游京溪净水厂排水会对汛期沙河涌防洪排涝带来一定影响。
2）猎德涌
外江遇高潮位，应关闭涌口水闸，如气象预报流域内有强降雨，首先开启景观闸，保持河道畅通。然后结合外江潮位，采用开启涌口水闸或采用强排泵将涌内水位降至排涝最低水位，以满足排涝要求。待强降雨后，涌内来水趋于稳定后在进行调度运行。
3）车陂涌
洪水期把广园快速路处橡胶坝塌下，以利于洪水的宣泄，降低上游水面线，有利于两岸的排水和降低堤顶高程。
结论
1）沙河涌、猎德涌目前截污工作还不彻底，有污水排出的污染源比例分别为14.6%和45.5%，排污量则分别为5.11m3/s和12.6m3/s。猎德涌渗漏比较严重，在截污工作中要特别注意。
2）利用长虹湖调蓄池为沙河涌等三条河涌进行补水，各条河涌都能形成较好的景观效果。通过水闸与橡胶坝的联合调控，沙河涌各橡胶坝上水深为0.16m~0.32m，形成0.726m/s~1.039m/s的流速，能够达到较好的景观效果。
3）通过对三涌补水工程静蓄水补水及动水补水两种工况的分析，提出工程的补水目标，结合工程设计要求，从水量及水质两方面分析制定工程优化调度方案（具体包括泵站、橡胶坝、水闸等联合调度），分析河涌补水的效果。
建议
1）通过三涌补水工程现场调度及对水动力、水质的检测分析，对制定的初步调度方案进行优化，以确定最终优化调度方案。
2）沙河涌和车陂涌上游有水库来水，丰水期上游来水量大，在进行工程补水调度时，应考虑上游及其它水源补水，在补水量和补水时间上适当地优化，节省工程运行成本。
3）为了三涌补水工程的正常运行，建议沿涌布置水情检测系统及视频监测系统及时掌握工程运行及补水情况。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：三涌补水 调度运行补水
1 工程简介
广州市北部水系建设沙河涌等三条河涌联合补水工程（下称三涌补水工程）是解决截污后河涌露底和无流动水现象，开展对沙河涌、猎德涌、车陂涌三条河涌进行联合补水的工程。
三涌补水工程在珠江前航道东圃大桥河段抽取前航道潮水，通过压力管道提升输送至北部长湴村长虹苗圃调蓄池，在通过调蓄池净化沉淀后向沙河涌、猎德涌、车陂涌进行补水。工程主要包括东圃泵站、长虹泵站、长虹调蓄池和压力管线。
三涌补水工程按提水—输水—蓄水—补水的工艺流程，共分四期组织实施，其中一期为东圃泵站；二期为环城干线管道；三期为调蓄池、长虹泵站、车陂涌引水管；四期为沙河涌、猎德涌两条支线管道。
2调度运行目标
三涌补水工程的补水目标主要是解决非雨季（每年约200天）沙河涌、猎德涌、车陂涌等三条河涌缺水的问题，通过对三条河涌进行补水主要实现两个目标：（1）通过补水使沙河涌等三条河涌基本达到景观水位，改善河涌水质、提高河涌自净能力；（2）使三条河涌白天有水动的现象（0.1m/s）。
3 调度运行方案
三涌补水日常调度规则以“水清、水满、水动”为目的。调水补水的效果受引水量和引水水质影响，引水量越大，引水水质越好，水质改善程度越大。当引水水量和引水水质同时能满足要求的时候，调水方案为最佳。
3.1 河流水源及需水量分析
河涌景观用水量包括静蓄水量和流动水量，静蓄水量可根据非感潮河段长度、宽度及涌内景观水深计算，平均取1米计算；流动水量按枯水期180天，每天8小时。在涌内以橡胶坝拦截来水，坝上保持一定的堰顶水深，坝与坝之间保持河涌不露底。每隔一定时间，将橡胶坝放下来，置换涌内静蓄水量，以达到清淤、冲污的目的。根据河涌水质情况，确定沙河涌的换水周期，当水质较差或者遇到突发污染事件、珠江退潮时开启沙河涌水闸，将橡胶坝逐级塌下，将涌内的水排出，然后利用长虹泵站沙河涌支线进行大流量集中补水。
1） 沙河涌
沙河涌补水段长9700m，除了本工程外，沙河涌上游水源主要有两个，一个是上游耙齿沥水库，兴利库容122万m3，规划下泻流量为8m/s；一个是京溪净水厂，每天下泄流量约7万m3。丰水期上游来水量大，对补水工程水量需求较小。
沙河涌补水点以下静蓄水补水量为39.81万m3，补水历时12.7小时；若考虑沙河涌广州大道橡胶坝下游段利用沙涌水闸进行补水，则泵站需补水水量23.5万m3，补水历时为7.5小时。
2）猎德涌
猎德涌上游是华南理工大学校区内的三个湖泊，该三个湖是校园景观湖，无法对猎德涌进行补水。河道所需水都需要由补水工程补给。
猎德涌补水段长4400m，天河路以下河段宽5m，天河路以下河段宽10~25m，涌口段景观水位为0.8m，补水水量为13.98万m3，补水历时32.35小时；若考虑天河路以下河段（长约2650m）利用潮汐补水，则猎德支线泵站需要为猎德涌补水量为5685 m3，需补水历时仅为1.32小时。
3）车陂涌
车陂涌上游补水水源主要为龙洞水库，兴利库容247万m3，龙洞水库是车
陂涌上游的主要活水水源，汛期上游来水基本可维持河道的景观水位，但一旦枯水季上游来水量小，容易造成河道露滩甚至断流的情况。
3.2 工程总体调度
1） 东圃泵站
东圃泵站5台（其中1台备用）机组总装机容量4500KW。
东圃泵站调控的原则是在外江潮汐高于东圃泵站设计水位-0.08m时开启泵站(4台)为长虹调蓄池补水；白天在长虹泵站为三条河涌补水的同时，开启泵站，其中潮汐高于东圃泵站设计水位-0.08m时，则开4台泵站，否则，减少开机台数。
东圃泵站控制的原则为晚上11点~次日早上6点，早上7点~晚上7点，根据潮汐水位开启机组。第一段时段为长虹调蓄池蓄水，第二时段与长虹泵站共同向沙河涌、猎德涌、车陂涌补水，每天运行19小时。
2） 长虹调蓄池
长虹泵站沙河涌支线4台机组总装机容量3600KW，猎德涌支线2台（其中1台备用）总装机容量1260KW。
长虹泵站控制的原则为早上6：00~晚上18：00开启，为三条河涌补水，其中，当外江潮汐高于东圃泵站设计水位时，沙河涌支线开泵1台，猎德涌支线开泵1台；否则沙河涌支线开泵2台，猎德涌支线开泵1台。
3.3 各河涌调度
三条河涌补水量为：沙河涌4.2m3/s，猎德涌1.2m3/s，车陂涌3.0m3/s。
1） 沙河涌
沙河涌上游有补水工程、沿线有8座橡胶坝、下游有涌口水闸等3类建筑物参与日常调度运行。具体调度方案如下：
补水开始前，引潮水入涌，当涌口水位达到0.2m（珠基高程）时，关闭涌口水闸。各级橡胶坝充坝后，上游开始补水。当补水点（园岗桥第8级橡胶坝下游）~第7级橡胶坝之间蓄满水后，该橡胶坝形成瀑布跌水。各级橡胶坝坝上水位达到坝顶高程后，坝上有10cm水流溢出，形成景观瀑布效果。
涌口水位达到0.7m（珠基高程）时，如上游继续补水，应结合外江潮位，采用开闸方式将水排出外江。涌口水位降至0.2m（珠基高程）时，停止外排，继续接纳上游补水；如上游停止补水，则维持涌内水位不开启闸门。
沙河涌0+000至3+025段景观用水可利用高潮位时引珠江水，主要通过调度沙河涌截污临时防潮闸来控制，由于珠江涨潮时水质较好，退潮时较差，尤其退潮至露出部分江地时水质更差。根据河涌水质保持水环境功能的要求，河涌内的水质必须较优，因此这段河涌換水时要考虑景观水位的最低控制水位。
由于全线调水量大，上游8级橡胶坝彻底换水需抽水时间较长，为此考虑各级橡胶坝在流动中换水，不考虑全部橡胶坝塌坝换水，在今后实际运行调度中根据需要可逐级塌坝清淤、换水、检修。
当珠江退潮时，关闭沙河涌二级泵站，打开沙河涌截污临时防潮闸放水，将需要换水的橡胶坝塌坝，把3+025下游段河涌水放至最低控制水位，关闭沙河涌截污临时防潮闸。
2）猎德涌
猎德涌有补水工程及下游有涌口水闸2类建筑物形式参与日常调度运行。猎德涌日常工程调度方案如下：
与三涌补水工程补水时间统一。
补水期间，考虑景观水闸下游水位控制在0.1~0.7m范围，正常情况下，涌口水位应维持在该区间，不得随意开闸排水。
补水开始前，引潮水入涌，当涌口水位达0.1m时，关闭涌口水闸。然后上游开始补水，关闭景观闸，拦蓄第二梯级水，当闸上水位达到景观水位1.5m后，闸上有10~20cm水流溢出，形成景观瀑布效果。
涌口水位达到5.7m后，如上游仍继续补水，应结合外江潮位，采用开闸或强排方式将水排出外江，涌口水位降至0.1m后，停止外排，继续接纳上游补水；如上游停止补水，则维持涌内水位不开启闸门。待下次补水前，再进行排水。
3）车陂涌
由于车陂涌没有可调控的水工建筑，可根据天气状况及河涌水量进行补水。
4）静蓄水补水
一般情况下，在泵站补水满足河涌对静蓄水的要求时，水闸主要担负的是排水工程。即在要求对河涌进行换水时，开启水闸（沙河涌和猎德涌水闸），利用潮汐形成的水位差排出涌内污水。当需要利用水闸对河涌进行补水时，在退潮排出涌内污水后可开启水闸为河涌下游感潮河段进行补水。
3.4 应急调度
集中应急补水可进一步提高河涌水体置换能力,在连续正常补水情况下，如遇到突发性污染，可大流量集中向一条河涌补水，此时采取错峰方式向沙河涌或车陂涌或车陂涌补水，如1天中6小时向沙河涌补水，6小时车陂涌，或1天12小时向沙河涌，第2天12小时车陂涌，可按实际情況灵活控制。
3.5 排涝调度
在雨季，不需要对沙河涌等三条河涌进行补水，特别是在台风登陆和暴雨发
生使生时，应以防洪排涝为主，同时提前利用长虹泵站降低长虹调蓄池水位，腾空库容。
1）沙河涌
外江遇高潮位，应关闭涌口水闸，如气象预报流域内有强降雨，各级橡胶坝应提前塌坝，保持河道畅通，然后结合外江潮位，采用开启涌口水闸的方式将涌内水位降至排涝最低水位，以满足排涝要求。待强降雨后，涌内来水趋于稳定后再进行补水调度运行。上游京溪净水厂排水会对汛期沙河涌防洪排涝带来一定影响。
2）猎德涌
外江遇高潮位，应关闭涌口水闸，如气象预报流域内有强降雨，首先开启景观闸，保持河道畅通。然后结合外江潮位，采用开启涌口水闸或采用强排泵将涌内水位降至排涝最低水位，以满足排涝要求。待强降雨后，涌内来水趋于稳定后在进行调度运行。
3）车陂涌
洪水期把广园快速路处橡胶坝塌下，以利于洪水的宣泄，降低上游水面线，有利于两岸的排水和降低堤顶高程。
结论
1）沙河涌、猎德涌目前截污工作还不彻底，有污水排出的污染源比例分别为14.6%和45.5%，排污量则分别为5.11m3/s和12.6m3/s。猎德涌渗漏比较严重，在截污工作中要特别注意。
2）利用长虹湖调蓄池为沙河涌等三条河涌进行补水，各条河涌都能形成较好的景观效果。通过水闸与橡胶坝的联合调控，沙河涌各橡胶坝上水深为0.16m~0.32m，形成0.726m/s~1.039m/s的流速，能够达到较好的景观效果。
3）通过对三涌补水工程静蓄水补水及动水补水两种工况的分析，提出工程的补水目标，结合工程设计要求，从水量及水质两方面分析制定工程优化调度方案（具体包括泵站、橡胶坝、水闸等联合调度），分析河涌补水的效果。
建议
1）通过三涌补水工程现场调度及对水动力、水质的检测分析，对制定的初步调度方案进行优化，以确定最终优化调度方案。
2）沙河涌和车陂涌上游有水库来水，丰水期上游来水量大，在进行工程补水调度时，应考虑上游及其它水源补水，在补水量和补水时间上适当地优化，节省工程运行成本。
3）为了三涌补水工程的正常运行，建议沿涌布置水情检测系统及视频监测系统及时掌握工程运行及补水情况。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开