蒙山多級泵站聯(lián)合調度工程設計難點探討

馬金寶，劉春偉

（1.北京中水利德科技發(fā)展有限公司，北京 100000；2.臨沂市水利工程保障中心，山東 臨沂 276000）

蒙山主峰龜蒙頂海拔1 156 m，山勢陡峻，地形復雜，現(xiàn)有龜蒙景區(qū)、天蒙景區(qū)2座旅游區(qū)，山頂用水需求主要是滅火，兼顧日常灌溉。山頂水資源季節(jié)性變化大，水資源保證率低，急需設計建設數(shù)量較多的水利工程。結合蒙山的山區(qū)特點，設計多級加壓泵站提水至山頂，探索破解山區(qū)泵站工程設計難點問題。

1 泵站設計難點分析

1.1 可利用水源少

蒙山山頂?shù)貏葺^高、地形復雜，自然蓄水和人工蓄水性水利工程不多，近距離內缺乏可有效利用的水源。

1.2 聯(lián)動調度難度大

蒙山森林覆蓋面積較大，山頂滅火備用水需求和用水量較大，同時兼顧日常農業(yè)灌溉，迫切需要建設多泵站聯(lián)合運行工程，保障不間斷供水，泵站間聯(lián)運體系復雜，聯(lián)動難度較大。

1.3 建設難度大

與平原地區(qū)不同，蒙山山區(qū)泵站、供水管道、取水栓、終端蓄水池建設等難度大，有很多關鍵問題需要專門設計，破解難題。

2 多泵站聯(lián)合工程設計方案

2.1 總體布局設計

蒙山山區(qū)多泵站聯(lián)合工程主要由水源庫、加壓泵站、蓄水池、供水管道和取水栓等部分組成。工程分別自李家石屋水庫、喬家莊水庫、九龍?zhí)端畮烊∷?，通過多級泵站逐級加壓引水至藥圃水庫，再由藥圃水庫通過泵站加壓引水至擂鼓臺和龜蒙頂2座新建蓄水池，為龜蒙景區(qū)內的消防工程提高可靠的水源保障。

2.2 確定泵站分級加壓參數(shù)

考慮高差因素，從水源地到蓄水池通過多級加壓泵站引水解決，需新建加壓泵站12座。蒙山水泵群根據(jù)地形高差，各線路采用不同分級加壓。其中1#～4#泵站為李家石屋水庫提水至藥圃水庫的4級加壓泵站，揚程分別為160 m、155 m、115 m、140 m；5#泵站為藥圃水庫提水至新建蓄水池的單級泵站，揚程105 m；6#～7#為喬家村水庫提水至九龍?zhí)端畮斓?級泵站，揚程分別為140 m和115 m；8#～12#泵站為九龍?zhí)端畮焯崴了幤运畮斓?級泵站，揚程分別為155 m、140 m、115 m、115 m、140 m。

3 設計難點及解決措施

3.1 水源選擇與用水量分析

山區(qū)山上水資源非常有限，蒙山附近無大型水源地，無較大流量的大口井。距離10 km左右有李家石屋、藥圃水庫、喬家村水庫、九龍?zhí)端畮?座小水庫，水源水量較充足。山頂蓄水池距離最遠的橋家村水庫大約10 km，其他水庫距離在10 km以內，總體距離遠近適中。泵站采用水庫供水較為便利，且取水保證率高。

表1 供水水源基本情況表

目前，山區(qū)滅火供水標準尚未有明確規(guī)范，蒙山山區(qū)需水量參照《建筑防火涉及規(guī)范》（GB50016-2006）及其他相似工程的經驗進行計算。計算需用水量取20 L/s，森林火帶可燃物蓄量取1 000 m3，火災蔓延時間按6 h考慮，則發(fā)生一次火災的滅火用水量為432 m3，水庫水源庫容遠大于用水需求，可滿足用水需要。山頂新建蓄水池應大于一次滅火用水量，結合蒙山地形條件，蓄水池蓄水量宜為500 m3，也可滿足非滅火期的灌溉需求。

3.2 多泵站聯(lián)調信息化系統(tǒng)設計

蒙山需聯(lián)合調運12個泵站，數(shù)量多，距離遠，工況復雜，因此蒙山泵站群探索設計自動化信息系統(tǒng)，便于聯(lián)合調度控制。蒙山泵站群自動化系統(tǒng)的設計思路是當蒙山頂蓄水池內水位下降到設定水位時，藥圃水庫補水水泵自動啟動補水，補水流量根據(jù)滅火情況，確定為0.018 m3/s，補水時間16 h，可以滿足持續(xù)滅火時間達3 h。自動化信息管理系統(tǒng)主要由計算機控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)兩部分組成。計算機控制系統(tǒng)設主控級、現(xiàn)地級兩級，通過光纖以太網傳輸信號。監(jiān)控工作站、服務器等主控級設備設在5#泵站，12個泵站分別安裝傳感器、光端設備等現(xiàn)地級設備?，F(xiàn)地級各傳感器獲取各設備運行數(shù)據(jù)，主控級匯總現(xiàn)地級各設備工況數(shù)據(jù)，將控制命令、調度指令傳送至LCU執(zhí)行。工作人員可通過液晶屏獲取各泵站設備信息和視頻監(jiān)視系統(tǒng)傳來的圖像，綜合研判操作信息化系統(tǒng)。

3.3 陡峻地形泵站輸水管道解決措施

各輸水管道敷設于蒙山各處山地，地形復雜，管道彎頭較多，并且工程區(qū)地處龜蒙景區(qū)，沒有足夠開挖面，因此部分管道需采用架空敷設方式布置。考慮管道承受的靜水壓力，多處自流方式輸水管道部位采用鋼管材質。根據(jù)現(xiàn)場查勘，考慮滅火和灌溉需要和施工方便等因素，確定管線布置盡量沿山體坡度較緩處和道路附近鋪設。敷設滅火主管道總長16 km，管道敷設線路分為7條管道，管徑DN150、DN200為宜，給水方式為水泵加壓供水。

3.4 聯(lián)運泵站閥門井設計要點

為便于蒙山輸水管道工程的安全運行和維護管理，按照現(xiàn)行國家標準《室外給水工程設計規(guī)范》（GB 50013-2006）的規(guī)定，管道沿線需設置檢修閥、排氣閥、泄水閥、減壓閥、水擊泄放閥、止回閥等，閥門均安裝在閥門井內。其中，檢修閘閥每隔5個取水栓設置一個，管道高點處設置排氣閥，管道低點處設置泄水閥。共需設置閥門井234座，其中檢修閘閥井38座，排氣閥井43座，泄水閥井28座，減壓閥井113座（其中消防支管設置減壓閥75座），水擊泄放閥井12座。

4 結語

蒙山多泵站群聯(lián)合調度控制系統(tǒng)具有典型的山區(qū)特點，統(tǒng)籌考慮高差大、地形復雜、間距遠等重要因素，通過一體化信息控制體系設計聯(lián)合運用12個泵站，可滿足滅火用水需求兼顧灌溉補水。從建成投入運行情況看，工程達到了設計目標，多級泵站群和出水系統(tǒng)均運行良好。