南水北調(diào)大寧調(diào)壓池2017年運行工況分析

(北京市南水北調(diào)干線管理處，北京 100195)

1 南水北調(diào)大寧調(diào)壓池概況

南水北調(diào)大寧調(diào)壓池工程位于大寧調(diào)蓄水庫上游及稻田水庫西側(cè)，上游連接PCCP管道出口，下游連接永定河倒虹吸控制閘和大寧調(diào)蓄水庫。工程主要作用為調(diào)壓、卸壓，向西四環(huán)和南干渠方向分流，以及檢測水質(zhì)、防控污染。調(diào)壓池直徑81m，池深16.2m，總?cè)莘e7.86萬m3，調(diào)蓄水量2.63萬m3，為I等工程。設(shè)計流量50m3/s，加大流量為60m3/s。向西四環(huán)和南干渠分水的設(shè)計流量均為30m3/s，加大流量均為35m3/s。

永定河倒虹吸控制閘連接大寧調(diào)壓池，包括進(jìn)水閘1座、退水閘1座，進(jìn)水閘為4孔，4孔進(jìn)水閘設(shè)計流量均為30m3/s，加大流量為35m3/s，左一、左二閘門向西四環(huán)方向分水，左三、左四閘門向南干渠方向分水，退水閘為1孔，向大寧調(diào)蓄水庫退水，設(shè)計退水流量為25m3/s。4孔進(jìn)水閘，每孔尺寸3.4m×3.8m，閘頂高程63.00m，閘底高程46.80m，每孔設(shè)潛孔平板鋼閘門2道，1道為工作閘門，1道為檢修閘門，每道閘門配固定卷揚啟閉機1臺。退水閘為1孔，孔口尺寸2.7m×3m，閘頂高程63.00m，閘底高程49.00m，設(shè)潛孔平板鋼閘門2道，工作閘門1道，配固定卷揚啟閉機1臺，檢修閘門1道，配電動葫蘆。

大寧調(diào)壓池平面圖見圖1。

圖1 大寧調(diào)壓池平面圖

2 南水北調(diào)大寧調(diào)壓池運行工況

大寧調(diào)壓池是連接總干渠上游壓力管道和下游自流輸水暗涵的建筑物,對調(diào)節(jié)供水水位、供水流量和保證供水安全具有重要作用。其2017年整體運行工況分析如下。

2.1 大寧調(diào)壓池水位

大寧調(diào)壓池水位的工況包括正常輸水工況、向大寧水庫退水工況、流量變化引起水位波動工況。正常輸水工況又分為上游來水為自流流量0～20m3/s和上游來水為加壓流量20～60m3/s 兩種運行工況。退水工況為通過連通閘涵向大寧調(diào)蓄水庫退水。水位波動工況為泵站機組啟閉、切換泵及發(fā)生突發(fā)事件導(dǎo)致流量、水位變化時，引起的水位波動。

2017年大寧調(diào)壓池水位變化見圖2。

圖2 2017年大寧調(diào)壓池水位示意

2017年1月1日—12月31日，大寧調(diào)壓池水位維持在51.14～59.85m，平均水位為55.74m。

2017年進(jìn)京流量見圖3。

圖3 2017年進(jìn)京流量階段示意

2017年1月1日—4月18日，進(jìn)京流量為0～20m3/s，2017年4月18日—2018年12月9日進(jìn)京流量為40～45m3/s(包含2017年6月27—29日按供電線路輪停的時間安排，加壓運行工況調(diào)整為雙線自流輸水，入京流量將由43m3/s調(diào)減為24m3/s)，2017年12月8—31日，進(jìn)京流量恢復(fù)為20m3/s。

對比大寧調(diào)壓池水位以及進(jìn)京流量情況，可明顯看出其對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)進(jìn)京流量較小時，調(diào)壓池水位較低，當(dāng)進(jìn)京流量增大時，調(diào)壓池水位增高；其余調(diào)壓池水位的中間波動情況，其頻次與惠南莊泵站的切換泵密切相關(guān)。當(dāng)惠南莊泵站輸水流量大于20m3/s時，啟動水泵機組加壓供水，采用單管2臺或3臺機并聯(lián)、調(diào)速運行方式滿足供水需求，即8臺臥式單級雙吸離心泵(6工2備)，按每4臺一組并聯(lián)對應(yīng)一條輸水管道運行，當(dāng)運行一段時間后，進(jìn)行泵站的切換，在切換泵過程之前，首先抬升大寧調(diào)壓池水位，減小惠南莊泵站水位與大寧調(diào)壓池水位差，以便保護(hù)泵站機組和PCCP管道，因此調(diào)壓池水位中間出現(xiàn)多次波動。

2.2 調(diào)整閘門工況

永定河倒虹吸控制閘連接大寧調(diào)壓池，是向下游分水的控制閘，包括進(jìn)水閘1座、退水閘1座。進(jìn)水閘4孔，設(shè)計流量30m3/s，退水閘1孔，向大寧調(diào)蓄水庫供水，設(shè)計退水流量25m3/s，進(jìn)水閘4孔，每孔尺寸3.4m×3.8m,閘頂高程63m,閘底高程46.8m,每孔設(shè)潛孔平板剛閘門2道，每道閘門配固定卷揚啟閉機1臺，退水閘為1孔，孔口尺寸2.7m×3m,閘頂高程63m,閘底高程49m,設(shè)潛孔平板鋼閘門2道，工作閘門1道，配固定卷揚啟閉機1臺，檢修閘門1道，配電動葫蘆。從永定河倒虹吸控制閘閘門，向西四環(huán)和南干渠方向分水，通過調(diào)整閘門控制流量以及向大寧調(diào)蓄水庫退水。2017年調(diào)整閘門情況見表1。

表1 2017年永定河倒虹吸控制閘閘門調(diào)整情況

2017年1月1日—12月31日，永定河倒虹吸控制閘共調(diào)整652次，均已準(zhǔn)確執(zhí)行完畢。由于加壓、切換泵以及需向南干渠靜水試驗等情況調(diào)控水位，共調(diào)整永定河倒虹吸控制閘門581次，其中左一閘門調(diào)整273次，左二閘門284次，左三閘門19次，左四閘門0次，由于退水，向大寧調(diào)蓄水庫退水調(diào)整退水閘71次。

2.3 向大寧調(diào)蓄水庫退水

大寧調(diào)壓池還具有保證供水安全、減少棄水的功能。大寧調(diào)蓄水庫位于大寧調(diào)壓池南側(cè)，是南水北調(diào)中線北京段選定的調(diào)蓄水庫，在大寧調(diào)壓池和水庫之間修建連通閘涵,當(dāng)上游來水量大于下游供水量時,多余水量可先在調(diào)壓池內(nèi)調(diào)蓄,大于調(diào)節(jié)容積的水量退入大寧水庫;當(dāng)總干渠供水流量不足時,可調(diào)用水庫中的水量保證下游供水。

2017年1月1日—12月31日共向大寧調(diào)蓄水庫退水14次，總退水量為286.6萬m3，詳見表2。共調(diào)整永定河倒虹吸控制閘退水閘門71次。退水一方面由于水量調(diào)度計劃，另一方面多集中在汛期，由于強降雨天氣等，導(dǎo)致南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程泵站閘前水位達(dá)到汛限水位，為保障工程的正常運行，通過永定河控制閘向大寧調(diào)蓄水庫退水。

表2 2017年向大寧調(diào)蓄水庫退水量單位：萬m3

月份退水時間/(月.日)退水量總退水量4月4.13—1428.3528.355月5.23—2524.924.96月6.105.466.11—1217.426.142.256.20—2467.656.25—2619.21111.997月7.836.597.245.4842.078月8.126.328.13—1411.98.12—1312.2430.4610月10.2—829.0329.0311月11.10—1119.819.8

3 分析及總結(jié)

南水北調(diào)來水，一方面有效保障了城市的供水安全。2016—2017年調(diào)水年度，北京市接納南水10.32億m3，連續(xù)三年超額完成調(diào)水計劃。研究確立了“節(jié)、喝、存、補”的用水原則，輸水過程全程計量、跟蹤監(jiān)測、精細(xì)調(diào)度，科學(xué)制定用水計劃，優(yōu)先使用外調(diào)水，優(yōu)先保障居民生活用水，充分利用好珍貴的南水北調(diào)來水。10.32億m3的進(jìn)京江水中，7.03億m3用于自來水廠供水，占城區(qū)供水總量近70%。另一方面顯著增加了首都水資源戰(zhàn)略儲備，南水代替密云水庫向自來水廠供水和城市河湖補水，每年減少出庫水量超過5億m3，并通過密云水庫調(diào)蓄工程累計向水庫輸送南水超過3.79億m3，再加上兩年的汛期降雨、上游來水，共同保證了密云水庫蓄水量穩(wěn)步增長，水面擴大50km2。11月19日，密云水庫蓄水量自2000年以來首次突破20億m3，首都水資源戰(zhàn)略儲備水平又上新臺階。密云水庫需水量的持續(xù)增加，將有力推進(jìn)北部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)保護(hù)與綠色發(fā)展，為下游潮白河、北運河的清水長流創(chuàng)造條件，助力城市副中心實現(xiàn)“藍(lán)綠交織、清新明亮、水城共融”的生態(tài)環(huán)境目標(biāo)。此外還為北京市贏得了寶貴的水源涵養(yǎng)期。北京地下水超采，地面沉降，南水進(jìn)京后，全市逐步關(guān)停自備井，大幅壓采地下水，應(yīng)急水源地終于獲得休養(yǎng)生息的機會，有效促進(jìn)了地下水資源的涵養(yǎng)和恢復(fù)，地下水位持續(xù)回升，2016年底全市平原區(qū)地下水位比2015年同期回升0.52m，2017年11月末比去年同期回升0.32m。

通過對南水北調(diào)中線干線(北京段)大寧調(diào)壓池2017年的運行工況的分析，對調(diào)壓池水位全年波動情況有了了解，其平均水位為55.74m，在51.14～59.85m之間波動，進(jìn)京流量較小時，調(diào)壓池水位較低，進(jìn)京流量增大時，調(diào)壓池水位增高，其余調(diào)壓池水位的中間波動情況，其頻次與惠南莊泵站的切換泵密切相關(guān)；2017年1月1日—12月31日，永定河倒虹吸控制閘共調(diào)整652次，均已準(zhǔn)確執(zhí)行完畢，共向大寧調(diào)蓄水庫退水14次，總退水量為286.6萬m3。通過對大寧調(diào)壓池全年整體運行工況的分析，為南水北調(diào)中線干線(北京段)的運行提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運行保障。