跨流域多水源引调水工程系统设计方案研究

北 、横跨 东 西 ，多 源 互 补 、保 障应 急 ，丰枯 调 剂 、 促 进发 展 ” 的 大水 网建 设 ，它 以纵 贯 山西 省 南 北 的 黄河北 干 流和 汾河两 条天 然河 道为 主 线 ，以十大 骨 干供 水 体 系 （ 十横 ） 为 骨 架 ，通 过 连 通 工 程 建 设 ，
摘 要 ： 引调 水 工程 输 水 系统是 多 目标 决 策 问题 ，设 计 时 可 以把 大 系统 划 分 若 干 子 系统 ，利 用优 化控 制 理 论 和 分 析
方 法 。分 别 对 子 系统 优 化 控 制 ，再 对 整 个 大 系统 综合 分析 ，从 而 获 得 较 优 的 方 案 。 本 文 结 合 多水 源 调 水 的 工 程 实 例 ．从 线路 布 置 、 输 水 方 式 、 泵站 分级 、调 度 控 制 等 方 面 进行 优 化研 究 ，得 到 了总 体 较 优 的 系统 方 案 ，研 究 结 论 可 供 工 程 设 计 人 员参 考 借 鉴 。
得 到安 全 可靠 、经济 合理 的设计 方 案 ，并 为工 程建
成 的运 行 管理创 造优 化控 制 的条件 。
２ 工 程 概 况
“ 十二 五 ” 期 间 ，为 突 破 山 西 省 水 资 源 短 缺 的
瓶颈 ，山西省 启 动 “ 两 纵 十 横 、六 河 连通 ，纵 贯 南
（ ３ ） 确 定合 理输 水 方 式 、线 路 布 置 方 案及 输 水 建 筑物设 计 ，满 足 系统运行 的安 全 、经济 、可靠 。
关 键 词 ：水 网 ；输 水 ；泵 站 ；枢 纽 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｖ ６ ８ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ — ０ ０ ６ １ — ０ ５
１ 引 言
随着经 济发展 ，水 资源 分布 不均 匀 性与 需 水不
设 计 施 工
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． ０ ２ ０
水利规划与设计
２ ０ １ ５年第 ８期
跨流 域 多水 源 引调 水 工 程 系统 设 计 方 案研 究
张红 武
（ 山西 省 水 利 水 电勘 测 设 计 研 究 院 ，山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
程实现跨 流域调水 ，补充受 水 区的工农业 用水 ，供水 规模 １ ． １ ２亿 ｍ ／ 年。取水 水 源 四座 ，分别 为水 源 １ 、 ２ 、 ３ 、４ ，并利用受水 区的 ８座 已建水库作为末端调 蓄
水库。工程输水管 （ 洞） 线 总长 ２ ５ ５ ｋ ｍ，其 中压力管线 长 １ ７ ８ ｋ ｍ、隧洞长 ７ ５ ｋ ｎ（ ｉ 含３ ． ０ ｋ ｎ 洞穿管 ） ｉ 。共 布置 ３
座泵站 ，设计扬程分别为 １ ２ ０ 、１ ５ ９ 、１ ０ ８ （ ７ ６ ） ｍ，总装
作 者 简 介 ：张 红 武 （ １ ９ ７ １年 ～ ），男 ，高级 工 程 师 。
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２ ０ １ ５ 年第 ８ 期
水利规划与设计
设 计 施 工
３ ０ ｋ ｍ；水 源 ３ 、４同属 清漳 流域 ，水 源 ４位 于水 源 ３ 下游 （ 东南 向 ） 约５ ０ ｋ ｍ。从水源 地 、用水 区的相对位
（ ２ ） 实现 多水源 地 的灵活 调度 ，有 机统一 。
系统方 案直 接影 响工程 投 资 、施 工 难度 、工 期 、运 行 管理 。本 文 以山西 大水 网某骨 干 工程 为 实例 ，结 合 工程 自身特 点 和运行 管理 要求 ，针 对 工程 设计 中 需 要解 决及 系统 运行可 能遇 到 的实 际 问题 ，运 用优 化控制 理论 和分 析方 法 ，将 输水 系统 多 目标 的 大 系 统 ，划分 为 ２个 子 系统 ，分别进 行 优 化控 制 ，以期
均衡性 日趋 突 出 ，跨 流域 调水工 程 越来 越 多 。输水
机容量 １ ８ Ｍ Ｗ ，附属建筑物包 括流量 调节 阀室 、检修 阀室、排气 阀井等 ，共计 ４ ６ ９ 座。
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３ 子 系统 划分及 优化控 制 总 目标
运用 优化 控制 理论 和分 析方法 ，结合 工程 自身 特点 ，将 输水 系统 大 系统划 分为输 水 子 系统及 控 制 子 系统 。输水 子 系 统 主要 项 目包 括 线 路 布 置 方 案 、 取水 口方 案 、输水 方式 ，控 制子 系统 主要 为 加压 泵 站 、流量 调节 阀等 。设计 时 分别对 以上项 目进行 优 化 控制 ，再进 行综 合分 析 ，以确 定总 体 较优 的输 水 系统 方案 。输 水 系统优 化控 制 目标 为 ： （ １ ） 满 足 山西 大 水 网规 划 的规 模 、投 资 、工 期 等 总体要 求 ；
将黄河 、汾河 、沁河 、桑 干河 、滹 沱 河 、漳河 这 六 大河 流及 各河流 上 的大 中型水 库相 连通 。 本文实例工程是“ 山西大水 网” 骨干工程 之一 ，工
４ 输 水 子 系 统优 化 控 制
４ ． １ 线 路 布 置 方 案
工程 任务 是 实 现 漳 河 与 汾河 两 个 流 域 的连 通 ， 取 水水 源 １ 、２位 于 浊 漳 河 ，正 常 蓄 水 位 分 别 为 １ ０ ２ ５ ． ２ ｍ、９ ６ １ ． ６ ｍ，水 源 ３ 、４位 于 清 漳 河 ，正 常 蓄水位 分别 为 １ １ ４ ２ ． ５ ｒ ｎ 、８ ５ ２ ． ０ ｍ；用水 区位 于汾河 流域 ，规划 布置 了 ７座 已建 水库 作 为末 端 调 蓄 库 ， 蓄水高 程均 在 １ ０ ０ ０～ ７ ５ ０ ｍ。 从水 源地 的流 域关 系 上看 ，水 源 ２与水 源 １同 属浊 漳流 域 ，水 源 ２位 于 水 源 １下 游 （ 东 南 向） 约