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南水北调中线京石段充水阶段规律研究

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热度68票 浏览36次 时间:2015年4月01日 19:34
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作者:李楠

a.?q:x6io0 水利新闻4Qiue/sQ"h;Me;~0o!g%|

摘要:京石段工程作为南水北调中线先期完工的项目,已先后4 次从河北省向北京市应急供水。渠道充水是输水全过程的第一个阶段,可靠合理的充水方案既能迅速准确地满足供水计划对时间和流量要求,又能保证输水建筑物的安全运行,节省充水水量。基于京石段4 次调度运行数据,利用现代数据挖掘技术对数据进行量化分析和系统总结,研究充水过程中水流反应时间,总结历次充水的方法和规律,为南水北调中线全线调度运行充水过程提供有力的技术支撑。

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u`k:T,n9j7@Us0关键词:南水北调中线;京石段;充水规律;研究

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Water filling pattern in Beijing-Shijiazhuang Section of Middle Route of SNWDP//Li Nan

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Abstract: As the early completion scheme, Beijing-Shijiazhuang Section in the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project (SNWDP) was used for four emergency water diversions from Hebei Province to Beijing Municipality. Canal water filling is the first stage of water conveyance. Reliable and rational water filling pattern can ensure a fast and accurate water supply and timely flow. It can also ensure safe operation of water transfer structures and save the amount of water filling. Based on the data of last four water diversions, quantitative analysis is conducted to the data by means of modern data mining technology; observation is done to the response time of flow to water filling; and summary is made to the method and pattern of each water filling. These have provided great technical support to the regulation of water filling of the project.

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;b+wH0X:d0Key words: Middle Route of SNWDP; Beijing-Shijiazhuang section; water filling pattern; study

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中图分类号:TV68 文献标识码:B 文章编号:1000-1123(2014)22-0038-03

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$[b,Jdj1}0南水北调中线京石段工程起点为石家庄市古运河枢纽进口,终点为北京市团城湖,渠线总长307.5 km,属于南水北调中线先期完工的项目。南水北调中线计划于2014 年汛后实现全线通水。水利新闻4} nj"Y'j9a$N

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目前有关南水北调渠道充水技术理论研究很多,但大都未应用于实践,国内外类似输水工程的充水经验也不多,而京石段自2008 年至今,已4 次向北京输水,5 年多的通水运行,积累了宝贵的调度运行经验和一手资料。本文以京石段的实战运行为背景,对充水规律进行挖掘,可为以后南水北调中线全线通水充水过程提供技术参考和支撑。水利新闻 qig_;G(~&\

LhEy Q S'g c;c0渠道充水是输水的第一个阶段,可靠合理的充水方案关系整个输水工作能否圆满完成。北拒马河节制闸位于供水明渠段最末端,也是渠道入京后的第一个节制闸,所以本文以石津干渠引水闸和磁河、漠道沟、放水河、蒲阳河、岗头、北易水、坟庄河、北拒马河等8 个重点节制闸以及北易水、北拒马河两个退水闸为研究对象,对京石段调度运行数据进行量化分析,研究充水过程中的水流反映时间,总结历次充水的方法和规律。京石段各节制闸位置概况见图1。水利新闻GN4w'e:{ M

d@3t3m6b T0水利新闻%\)g%r|p1L.L

f;m!S!D5J7Sch F0一、充水方案概述

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渠道的充水通常有边充水边供水和逐段递推充水两种方案。水利新闻1E Dp#aW2Ln9A

:qoa|.V Sq7d%\r01.边充水边供水水利新闻7[lx;{ KACS|WN

,z&gMW%hV6{0该方案中,充水过程包括初始充水阶段和边充水边供水两个阶段。水利新闻W)g @5CmW9E

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第一阶段为初始充水阶段,首先对渠首至北拒马河节制闸间的明渠进行充水,初始充水量为沿线所有的渠道倒虹吸充满水、渠道水深不小于2 m时的水体体积。水利新闻g,K8rbg&I3h

2z7} |%_9\b0第二阶段为边充水边供水阶段,在初始充水后,供水明渠段最末端北拒马河节制闸开始控制出闸流量为10 m3/s,当北拒马河节制闸闸前水位到达闸前控制水位时,控制上一级节制闸出流流量为10 m3/s。以此类推,逐级自下而上直至各节制闸闸前水位都达到目标控制水位,充水过程即结束。边充水边供水和运行期间,北京的供水流量不小于10 m3/s。

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该方案的优点是供水更及时,但供水过程中需要对闸门进行多次调节才能达到稳定的状态。水利新闻5Go9HT@$\7E

sO2s2y0c/nF02.逐段递推充水水利新闻$@^2{F}8oUs%VY8X

GP2qz j0该方案从渠首至渠尾逐级对渠道进行充水、调试水力控制设施等工作,此后按计划向北京供水。充水范围为渠首至北拒马河节制闸。水利新闻9]7Z5F`!bniN6j

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充水过程为:首先打开石津干渠引水闸,其他节制闸全部关闭。然后对石津至磁河段进行充水;在达到目标水位后,打开磁河节制闸,对磁河至漠道沟段进行充水, 同时利用石津至磁河段的进出流量差继续对该段充水。待磁河至漠道沟段达到目标水位时,开启漠道沟节制闸,对漠道沟至放水河段进行充水。以此类推,直到石津至北拒马河所有渠段均达到目标状态,充水结束,打开北拒马河节制闸向北京供水。制定各段的充渠流量、节制闸开启的时间及水位是此方案的关键。水利新闻 w F*~g)t1K.d

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该方案的优点是容易达到稳定状态,但向北京供水时间要延迟。水利新闻`I%V5j$e

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3.方案对比

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两方案各有利弊。但京石段输水工作具有应急性、临时性等显著特点,因此采用边充水边供水方案更为合适。分析4 次输水充水阶段,除2008—2009年输水的操作混乱、充水方式不明显外,2010 年以后的3 次输水全都采用了边充水边供水的方案,下面主要针对边充水边供水的方案进行总结分析。水利新闻#s:?C:H5m0c'Dq

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二、历次通水充水情况分析水利新闻6|Xu t }(cJW `3]/W8Y

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京石段正常输水前,需预先对渠道进行充水,充水阶段由岗南和黄壁庄水库供水。岗南、黄壁庄为串联水库,首先从岗南水库放水至黄壁庄水库,然后由黄壁庄水库放水至石津干渠,石津干渠经输水连接段输水到京石段总干渠,经过各闸门进入北京。

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充水开始前石津引水闸—坟庄河节制闸等8 个闸门全部打开,北拒马河节制闸关闭。水利新闻:U'D @Iu%Ei9C9]

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充水过程主要涉及入渠流量、各闸门水位以及开度变化和相应的时刻等参数,把这些数据从南水北调中线京石段4 次输水的记录数据中提取出来,时间跨度为从黄壁庄水库开闸放水到所有节制闸全部达到闸前目标水位时。对每次输水充水过程的数据进行横向分析,计算水流反映时间,分析充水过程各节制闸操作的先后以及具体各项参数值;对各节制闸历次充水过程中水位、开度的变化以及相应的时刻进行纵向分析,总结充水过程中各闸门的操作步骤。下面重点以第二次输水为例,将充水过程分析总结如下:水利新闻 h3[c#wfn`r

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1.以第二次输水为例分析充水过程

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rQv@;]02010 年5 月25 日9 时黄壁庄水库开闸放水,5 h 后(5 月25日14 时)水头到达石津引水闸,此时,闸前水位84.881 m,闸后水位71.3 m,开度为1.5m,而后保持1.5~1.7 m开度直到充水结束。充水阶段入干渠平均流量是25.46 m3/s。引水闸开闸后从磁河节制闸—北拒马河节制闸等7 个闸门充水过程的状态分3 个阶段叙述。水利新闻6[*H+x]mXX!]

Q!Qg0@5UP a0第一阶段:水头到达,开大闸门充水。石津干渠引水闸开闸后,水头陆续到达各节制闸,5 月30日0 时到达北拒马河节制闸(到达各闸门的时间及闸门开度、水位表略)。

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水头到达北易水节制闸前,关闭节制闸。水头先到达北易水退水闸,通过退水闸将洗渠污水排出,然后再打开节制闸,经过6 次提升闸门开到最大,继续充水。水利新闻+G*V:j,M.l*Nh

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坟庄河节制闸开闸后1.5 h,北拒马河退水闸打开,排放洗渠的污水。开启退水闸后6.5 h,水头到达北拒马河节制闸。此时,北拒马节制闸关闭,闸前水位是58.8 m;退水闸开启后13h,洗渠的污水已经排完,北拒马河退水闸关闭。水利新闻 I0VmOC,A"J:k;^

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第二阶段:减小闸门开度,调节水位。经过第一阶段大开度充水后,北拒马节制闸前渠道内全部有水,开始逐步减小各闸门开度,使其逐渐达到目标水位。水利新闻\0[!_'O'Qv$u0X

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岗头节制闸开闸后16 h,开始减小开度;之后经过28 h,磁河节制闸、漠道沟节制闸、蒲阳河节制闸开始同时减小开度;又过6 h,北易水节制闸和坟庄河节制闸同时减小开度(各节制闸减小开度时的开度、水位表略)。

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o.yl0VDa;j0各闸门闸前水位到达目标水位前,闸门开度需经过多次调节。水利新闻/hj?TA

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水头到达北拒马节制闸后32 h,闸门打开向北京供水。此时开度是0.2 m,闸前水位是60.004 m,闸后水位是58.565 m。水利新闻uFf@Z+~,D

hu)j2^ y0vI9R0第三阶段:逐渐达到目标水位,充水阶段完成。各闸门减小开度之后,闸前水位逐渐达到目标控制水位,等所有节制闸闸前水位到达目标水位时,充水阶段结束。各闸门达到目标水位的时间、开度、水位详见表1。

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至此,磁河节制闸、漠道沟节制闸、蒲阳河节制闸、岗头节制闸、北易水节制闸、坟庄河节制闸、北拒马河节制闸均已达到目标控制水位,第二次输水充水过程结束。

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a}r:UXQ02.其他几次输水充水情况

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V)`j{0hZ$C5wh0南水北调中线京石段输水工程前后4 次向北京调水:第一次输水(2008.09.18—2009.08.19)、第二次输水(2010.05.25—2011.05.09)、第三次输水(2011.07.21—2012.07.31)、第四次输水(2012.11.21—2014.04.05)。分析发现,第一次输水时充水过程资料不全、人为控制痕迹明显,充水规律不清晰,既不属于逐段充水,也不属于边充边供。第三、四次输水闸门开度、水位、滞后时间等各项参数具体数值与第二次不同,但充水阶段宏观操作规律与第二次基本契合。特殊之处是,第三次充水过程第二阶段,坟庄河节制闸开闸后6 h, 磁河节制闸、漠道沟节制闸、蒲阳河节制闸、岗头节制闸、北易水节制闸、坟庄河节制闸等6 个闸门同时减小开度;另外,与第二、三次输水不同,第四次输水过程第一阶段,北易水节制闸充水阶段没有进行弃水,而是与其他节制闸一样,一直大开度充水,全过程只在北拒马河退水闸弃水。此两处不影响整体的充水阶段规律,以后调度充水时可在确保安全的前提下,根据渠段具体情况确定减小闸门开度时间、决定进行弃水的退水闸。水利新闻`EX7\3r7Ygr&C

GM0`,mD0三、充水及退水情况分析水利新闻#t6V0z|3Q-nlBq

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1.历次充水阶段总结分析水利新闻[)U_ CY:?io

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第二次通水充水阶段总用时约7天,前4 天进行大开度冲渠,第6 天北拒马河节制闸打开向北京供水。入干渠平均流量是25.46 m3/s,入干渠总水量1 471 万m3。水利新闻FV'xDx%IvEv(s5Dl4{

,k'FIK.X;~l W9C0第三次通水充水阶段总用时约8天,大约前4 天进行大开度冲渠,第5天北拒马河节制闸打开向北京供水。充水第一天入干渠流量是9.9 m3/s,而后7 天入渠平均流量是17.93 m3/s。入干渠总水量1 136 万m3。

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Z3c6VF.g)E~0第四次通水充水阶段总用时约9天,前4 天进行大开度冲渠,第8 天北拒马河节制闸打开向北京供水。充水前6 天,入总干渠流量较大,平均流量为24.45 m3/s。从第7 天开始入总干渠流量逐渐从14.9 m3/s 减小到11.3 m3/s。充水阶段入总干渠水量约1 786 万m3。水利新闻dBZ RF` B.~qn

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2.历次洗渠退水情况总结分析水利新闻 V e)F2k^b

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第一次输水原定采用逐段充水的方案,在滹沱河退水闸、唐河退水闸、北易水退水闸排掉洗渠污水,退水量分别为10.6 万m3、58 万m3、126万m3,从黄壁庄提闸放水到浑水水头到达北拒马河节制闸总耗时157 h。水利新闻w8O*S0F(@iR#T

*KL9c0p+F$`|t0第二、三次输水均采用边充边供的方案,在北易水退水闸、北拒马河退水闸退水。第二次输水,北易水闸退水110 万m3, 从黄壁庄提闸放水到北拒马河退水完毕、开闸向北京供水总耗时117.5 h;第三次输水,北易水退水21.3 万m3,北拒马河退水400 m3, 从黄壁庄提闸放水到北拒马河退水完毕,开闸向北京供水总耗时107.5 h。

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OX N WSM0由上可知,当采用逐段充水方式充水时,渠道可以分段冲洗,根据实际情况在多个退水闸弃掉洗渠污水。此方案优点是渠道冲洗干净程度高、不会对北易水退水闸造成过大压力,便于根据运行情况调整冲洗方案;缺点是耗时较长,达不到以最短时间向北京供水的目标。

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当采用边充边供方式充水时,全部闸门打开,以大流量冲渠,只在北易水退水闸、北拒马河退水闸弃水。此方案优点是能确保以最短时间向北京供水,缺点是北易水退水闸弃水压力偏大。水利新闻5sq"K i/wt3B6`

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综合4 次通水数据来看,除前两次输水渠道未完全建成、杂物较多、洗渠水量较大以外,后两次渠道较干净,洗渠水量较少。京石段正常运行之后,预计正常情况下渠道不会太脏,洗渠水量与第三次输水相仿,故采用边充边供的方式充水,在确保北易水退水闸、北拒马河退水闸安全的前提下,也能满足洗渠要求,同时也能完成以最短时间向北京供水的目标。水利新闻 Q&y8?$izYz

:o3P a }&@.xu0四、改进与建议

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@L~L)n0①虽然第二、三、四次输水充水过程第二阶段减小闸门开度的操作顺序都不同,但是建议实际运行时,根据实际情况尽量按照从后往前的顺序,逐级减小闸门开度,这样有利于提高充水过程操作的规范性,也有助于维护闸门和渠道的安全。水利新闻&Gg!by)WSw0J'ak9eC

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②实际充水过程中,为保证闸门安全,建议工人熟练掌握调度规律,在满足充水要求的前提下尽可能减少调节闸门的次数。

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Zx.OFS PLR~0?;|0③本文对充水过程的研究是依据南水北调中线京石段历史输水记录资料进行的,这4 次充水阶段,入渠流量都在22 m3 /s 左右,以后输水条件及供水目标变化时,还需要调度人员根据实际情况把握宏观的调度规律进行调度,并时刻注意各项参数是否在正常范围之内。

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$sYw Q7cT)R)_f)_9_7oc0参考文献:

1?~@^2b8Z O0 水利新闻;U)v/qK A:G D J+Q

[1] 郑世宗, 等. 渠道输水效率影响因素及其规律[J]. 灌溉排水学报, 2013(6).

mED2ki1P q,G s0

0M.Q ~hoI[(Q0[2] 江崇安, 等. 引黄济青渠道输水能力影响因素分析[J].山东水利, 2012 (4).水利新闻4jq3g'd2k]2P#b

xPG w Q0[3] 曹命凯, 等. 长距离有压输水管道充水过程的研究[J]. 长江科学院院报,2009 (12).水利新闻(]0RG#q"_5t&r

水利新闻[4Z2Vv5Gd

[4] 杨开林, 等. 引黄入晋输水工程充水过程的数值模拟及泵站充水泵的选择[J]. 水利学报, 2000(5).

b@k |3iW4g%Wq0

mR v XT#sJn0[5] 靖立玲.南水北调北京段输水安全对策研究及应用[J].中国水利, 2011 (14).

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作者简介:李楠,硕士在读,主要从事水文水资源方面的研究。水利新闻!Xb]3jV B6lI,?h

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