肖偉華

淺談梯級泵站的調(diào)度管理系統(tǒng)

[摘要]本文針對梯級泵站調(diào)度管理復(fù)雜等特點(diǎn)，從檢驗(yàn)各種設(shè)計和控制方

案、為應(yīng)急調(diào)度方案的制訂提供技術(shù)支撐、工程安全運(yùn)行和保證水源供給等方面

提出了合理建設(shè)調(diào)度管理系統(tǒng)的必要性。

[關(guān)鍵詞]南水北調(diào)東線；梯級泵站；調(diào)度管理系統(tǒng)

1工程概況

南水北調(diào)東線一期工程從江蘇省揚(yáng)州市附近的長江干流引水，通過13級、

34座泵站逐級提水，輸水干線泵站總裝機(jī)臺數(shù)160臺，總裝機(jī)容量366.2MW，

總裝機(jī)流量4448m3/s。工程利用京杭運(yùn)河以及與其平行的輸水河道輸水，經(jīng)洪

澤湖、駱馬湖、南四湖和東平湖調(diào)蓄后，分兩路輸水，一路向北，調(diào)水過黃河，

經(jīng)小運(yùn)河接七一六五河到大屯水庫，另一路向東到東湖和雙王城水庫，并與現(xiàn)有

引黃濟(jì)青輸水渠相接。調(diào)水線路總長1466.50km，其中長江至東平湖1045.36km，

黃河以北173.49km，膠東輸水干線239.78km，穿黃河段7.87km。供水范圍包括

蘇北、皖東北、魯西南、魯北和山東半島，多年平均抽江水量87.66億m3，調(diào)

入下級湖29.70億m3，過黃河4.42億m3，送到膠東8.83億m3。工程運(yùn)行具

有流量大、年利用小時數(shù)高等特點(diǎn)[1]。為了規(guī)范、深化和細(xì)化泵站運(yùn)行管理，

提高運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)全線連續(xù)穩(wěn)定輸水的工作目標(biāo)，需要對梯級泵站的調(diào)度管理

系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)置。

2梯級泵站調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的必要性

南水北調(diào)東線一期工程輸水河道所處位置地勢較低，供水區(qū)以黃河為脊背，

分別向南北兩側(cè)傾斜，工程全線最高處東平湖的蓄水位高于長江水位約40m，因

此根據(jù)地形條件，東線工程的輸水方式東平湖以南需建泵站逐級提水北送，從東

平湖向魯北、向膠東可采用自流輸水。泵站梯級的設(shè)置，主要根據(jù)地形條件和各

級湖泊水位差確定。從長江至南四湖上級湖形成了10個航運(yùn)梯級，南四湖上級

湖至東平湖采用3級提水，東平湖以南共設(shè)13個調(diào)水梯級，總揚(yáng)程約65m，南

四湖以南為雙線輸水，共設(shè)泵站樞紐22處，具體見下圖。

梯級自動化調(diào)度系統(tǒng)由應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支撐平臺、數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)、計

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)體環(huán)境六大部分組成，包括水量調(diào)度、閘

站監(jiān)控、視頻監(jiān)視、安全監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、工程防洪等核心生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)，還包

括與企業(yè)運(yùn)行相關(guān)的辦公運(yùn)營應(yīng)用系統(tǒng)，以及通信網(wǎng)絡(luò)等信息化基礎(chǔ)設(shè)施[2，3]。

自動化調(diào)度系統(tǒng)對工程的科學(xué)調(diào)度、可靠監(jiān)控、高效運(yùn)行、安全管理具有十分重

要的作用，通過提供調(diào)度運(yùn)行管理信息化作業(yè)平臺和決策會商支撐環(huán)境，實(shí)施自

動化調(diào)度與監(jiān)控，能夠有效保證按時、按質(zhì)、按量輸配水目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.1工程現(xiàn)代化管理的需要

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，用水戶對調(diào)水工程管理的實(shí)時性、調(diào)水量的

準(zhǔn)確性和工程運(yùn)行的安全性等方面提出了更高的要求。要滿足這些要求，必須實(shí)

行現(xiàn)代化管理，以信息化推動調(diào)水工程調(diào)度運(yùn)行管理的現(xiàn)代化。

2.2檢驗(yàn)各種設(shè)計和控制方案

南水北調(diào)東線一期工程輸水干線由多級泵站、控水和引水系統(tǒng)組成。中間為

了流量平衡和調(diào)節(jié)而設(shè)置了中間調(diào)節(jié)水庫。工程規(guī)模較大，投資較多。工程串級

運(yùn)行，各渠池互相影響，這樣的工程建成后，運(yùn)行調(diào)度也比較復(fù)雜。工程本身設(shè)

計的合理性檢驗(yàn)、設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)的確定、調(diào)度運(yùn)行方案的選擇、整體監(jiān)測控制

系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)施、調(diào)控操作規(guī)范的制定等均是需要詳細(xì)研究的內(nèi)容，最有效和

節(jié)省投資的方法就是對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計，從而揭示系統(tǒng)運(yùn)行的機(jī)理，

提出并檢驗(yàn)各種設(shè)計和控制方案。

2.3為應(yīng)急調(diào)度方案的制訂提供技術(shù)支撐

南水北調(diào)東線一期工程具有多種運(yùn)行工況，各工況間還存在著工況切換的問

題，而且對工況切換有時間要求，多級泵站的自動化運(yùn)行、與環(huán)路上的閘閥一起

控制，使得控制系統(tǒng)更加復(fù)雜。況且輸水具有相當(dāng)大的時間延遲，要了解系統(tǒng)的

動態(tài)特性非常困難，所以需要構(gòu)建全系統(tǒng)水力學(xué)仿真模型，研究全系統(tǒng)在各種工

況下的動態(tài)水力過渡過程，詳細(xì)制定各種工況下梯級泵站的起泵和停泵操作程

序，為應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的制定打下基礎(chǔ)。

2.4工程安全運(yùn)行的需要

一般梯級泵站調(diào)水工程中的輸水渠道調(diào)蓄能力較小，當(dāng)某級泵站運(yùn)行機(jī)組發(fā)

生事故而停機(jī)，如果前一級泵站不能在較短的時間內(nèi)緊急停機(jī)，那么其繼續(xù)抽來

的水量將會抬高該泵站的進(jìn)水池水位，當(dāng)水位超過泵站進(jìn)水側(cè)最高水位時就會造

成水淹泵房電機(jī)層事故；而后一級泵站會在較短時間內(nèi)將其進(jìn)水池水位降至最低

運(yùn)行水位而強(qiáng)迫停機(jī)，渠道中的水位在短時間內(nèi)變化太大，對其邊坡穩(wěn)定不利。

因此，從梯級泵站調(diào)水工程安全，特別是單線輸水系統(tǒng)安全的角度考慮，有必要

研究分析梯級泵站正常開機(jī)、正常停機(jī)、事故停機(jī)等不同工況特別是最不利工況

下輸水全線的水力過渡過程，因此提出科學(xué)合理的調(diào)度方案和建設(shè)調(diào)度管理系統(tǒng)

是必要的。

2.5保證水資源安全的需要

如何在突發(fā)事故的條件下做出快速有效的應(yīng)急響應(yīng)，在最短的時間內(nèi)對突發(fā)

事件做出準(zhǔn)確的判斷，采取正確的事故處理方法，使事故造成的損失和影響降到

最小，保障整條線路的輸水系統(tǒng)安全，要充分利用輸水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和當(dāng)時泵

站的運(yùn)行方式，采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)急調(diào)度措施，合理安排人員，下達(dá)正確的調(diào)度指令，

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度是必須解決的問題。通過制定梯級泵站管理系統(tǒng)，可以有效

保障水資源安全供給。

3結(jié)論

南水北調(diào)東線一期工程的調(diào)度運(yùn)行管理工作，涉及多個管理部門，跨省市、

跨行業(yè)、跨部門之間協(xié)調(diào)會商工作量巨大；調(diào)度運(yùn)行管理工作涉及水情、雨情、

水工建筑的安全以及用水量等諸多信息，信息采集和傳輸任務(wù)重；南水北調(diào)東線

一期工程的調(diào)度運(yùn)行管理工作，涉及調(diào)蓄水庫湖泊、泵站、節(jié)制水閘和分水口門

等眾多水利工程，管理人員眾多；為了提高協(xié)調(diào)會商效率，加快信息采集速度，

體現(xiàn)以人為本節(jié)省人力資源，也需要建設(shè)一套調(diào)度管理系統(tǒng)。

總之，通過建設(shè)梯級泵站調(diào)度系統(tǒng)，將給南水北調(diào)東線一期工程運(yùn)行提供安

全保障措施，提供可操作性的系統(tǒng)運(yùn)行方案，研究全系統(tǒng)在各種工況下的動態(tài)水

力過渡過程，詳細(xì)制訂各種工況下梯級泵站的起泵和停泵操作程序，為應(yīng)急調(diào)度

方案的制訂打下基礎(chǔ)，為南水北調(diào)東線一期工程提供技術(shù)支撐，為實(shí)現(xiàn)工程的按

期通水提供保障，推動水資源的可持續(xù)發(fā)展。本工程的調(diào)度管理技術(shù)，也可為其

他水資源缺乏城市的調(diào)水工程運(yùn)行提供經(jīng)驗(yàn)與示范。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖偉華，龐瑩瑩，張連會，等.南水北調(diào)東線工程突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險管理

研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2010（5）：17-21.

[2]仇寶云，林海江，馮曉莉，等.南水北調(diào)梯級泵站技術(shù)管理研究[J].排灌機(jī)

械，2004（1）：8-12.

[3]仇寶云，袁壽其，馮旭松，等.南水北調(diào)東線工程梯級泵站的幾個問題[J].

灌溉排水學(xué)報，2003（2）：69-73.