南水北調寶應抽水站流量定線方法探討

王亞賓　錢睿智　王永東

（江蘇省水文水資源勘測局揚州分局，江蘇揚州　225002）

南水北調寶應抽水站流量定線方法探討

王亞賓錢睿智王永東

（江蘇省水文水資源勘測局揚州分局，江蘇揚州225002）

本文以寶應抽水站為例，對臨界揚程抽水站流量定線方法進行了研究。鑒于寶應抽水站揚程處于低揚程和高中揚程的分界處，根據實測流量資料，按照規范給定的低揚程和高中揚程抽水站流量定線方法，分別確定了該站的流量關系曲線，并對定線結果進行了檢驗和精度評定。結果表明兩種定線方法均可行，且定線精度較高。通過本文研究，豐富了寶應抽水站的流量定線方法，為處于揚程分界處的抽水站流量定線提供了參考案例。

抽水站；流量；定線

1　引言

抽水站流量定線是水文資料整編內容之一，主要用于推算水量和泵站效率系數，是科學調度水資源和經濟評價的重要技術手段。《水文資料整編規范》SL 247—2012給出了低揚程（0～6m）抽水站和高中揚程抽水站的流量計算公式和定線方法。實際中，有些抽水站的揚程處于低揚程和高中揚程的分界處，這種臨界揚程抽水站該如何進行流量定線尚待研究，例如南水北調寶應抽水站（下稱寶應站）設計揚程7.6m，實際運行揚程在6m左右，本文試用低揚程和高中揚程兩種定線方法對寶應站進行流量定線，希望達到豐富該站流量定線方法的目的。

2　研究方法

2.1寶應站概況

寶應站位于江蘇省揚州市寶應縣范水鎮，是南水北調東線一期工程的水源工程，主要作用是與江都抽水站組成第一級抽水站，也可以抽排里下河地區澇水。該站站上通過引河與京杭大運河相連，站下通過潼河與里下河地區水網溝通，設計流量100m3/s，設計揚程7.6m，選用3500HDQ-7.6型立式導葉式液壓全調節混流泵，配TL-3400/48立式同步電動機4臺套（3主1備），總裝機容量13600kW。2005年10月，該站通過試運行驗收。

2.2流量測驗

2014年5月南水北調東線全線試通水和8月南四湖生態應急調水期間，江蘇省水文水資源勘測局揚州分局在寶應站進行了流量測驗。測流斷面位于該站下游河道順直、水流平穩處，測流采用600Hz走航式ADCP；水尺斷面位于該站上、下游水流平穩處，水位觀測采用固態存儲水位計；泵機開機臺數和功率在該站運行管理系統上抄錄。流量測驗執行《聲學多普勒流量測驗規范》SL 337—2006，測驗成果見表1。

表1　寶應站流量測驗成果

兩次測驗實測流量共35次，揚程范圍4.91～6.5m，流量范圍32.7～107m3/s，開機臺數1～3臺，基本包含了該站不同的運行狀態，測點分布合理，測驗資料滿足《水文資料整編規范》中流量定線的要求。

2.3低揚程抽水站定線

根據《水文資料整編規范》，低揚程抽水站流量定線采用指數函數法，流量計算公式為:

式中Q——流量，m3/s；

ηk——抽水效能系數；N——電功率，kW；e——自然對數底；

ε——抽水效能隨揚程增加而遞減的系數；h——揚程，m。

將式（1）移項取對數，得:

a.分析h～（Q/N）關系。根據流量測驗資料，計算各測次的揚程h和Q/N，繪制h～（Q/N）關系線圖，如圖1所示。

圖1　寶應站h～（Q/N）關系圖

據圖1定出h～（Q/N）關系線，為:

b.據式（2）計算，ε=0.185，ηk=0.0370。

c.將ε、ηk代入式（1），得到寶應站流量關系式為:

d.檢驗與評定。按照《水文資料整編規范》要求，流量關系曲線為單一曲線，且測點在10個以上者，應做符號檢驗、適線檢驗和偏離數值檢驗，當檢驗結果均接受原假設時，才能認為定線合理。

采用南方片水文資料整編系統SHDP2.0，對寶應站流量關系曲線［式（4）］進行上述三項檢驗，結果見表2。

表2　寶應站流量關系曲線（指數函數法）檢驗計算

由表2可見，該流量關系曲線的三項檢驗全部通過，說明定線合理。

《水文資料整編規范》規定電力抽水站以電功率作參數的流量關系曲線精度同堰閘站，其中一類精度水文站定線精度指標為隨機不確定度10%，系統誤差±2%。該流量關系曲線的隨機不確定度為6%，系統誤差為0.2%，滿足一類精度水文站定線精度指標要求，表明該流量關系曲線精度較高。

2.4高中揚程抽水站定線

根據規范，高中揚程抽水站流量定線采用效率法，流量計算公式為:

式中Q——流量，m3/s；η'——裝機效率；N——電功率，kW；h——揚程，m。

a.分析h～η'關系。該站4臺機組為同一型號，安裝、調試和運行環境相同，各機組的裝機效率η'隨水位差變化的過程相似，本文用機組的綜合效率η代替各機組的裝機效率η'。

根據測驗資料，計算各測次的揚程h和綜合效率η，繪制h～η關系線，如圖2所示。

圖2　寶應站h～η關系

據圖2定出h、η'關系線，為:

b.流量計算公式。將式（6）代入式（5），得到寶應站流量關系曲線:

c.檢驗與評定。采用南方片水文資料整編系統SHDP2.0，對寶應站流量關系曲線［式（7）］進行符號檢驗、適線檢驗和偏離數值檢驗，結果見表3。

表3　寶應站流量關系曲線（綜合效率法）檢驗結果

由表3可見，該流量關系曲線的三項檢驗全部通過，說明定線合理。

該流量關系曲線的隨機不確定度為5.4%，系統誤差為0，滿足一類精度水文站定線精度指標要求，表明該流量關系曲線精度較高。

3　應用與分析

根據寶應站流量關系曲線式（4）和式（7）分別計算各測次流量，并與實測流量進行比較，結果見表4。

表4　寶應站流量關系曲線推流與實測流量對照

續表

在生產中，尚需以實測流量對關系曲線進行檢驗，以保證其準確可靠，當發現不合理現象時，可從流量測驗和機組狀態變化等方面分析原因，對流量關系曲線進行調整，直到滿足規范要求為止。當推求流量在測點范圍內時，其精度穩定可靠，而在測點范圍外推流量，其精度無法保障，需謹慎使用，此種情況可通過增加不同工況的實測流量資料，而擴大和完善流量關系曲線的適用范圍。

4　結論

本文對寶應站按低揚程和高中揚程分別進行了流量定線，兩條曲線均通過了三項檢驗，且精度較高，表明兩種定線方法均可行，達到了豐富該站流量定線方法的目的。兩種定線方法均涉及揚程h、電功率N和實測流量Q，提高流量測驗精度，有利于保證流量定線精度和推流精度。機組效率與機組的調試、運行和維修等運行條件密切相關，當運行條件發生變化時，會引起機組效率的變化，從而影響流量曲線的準確度，因此要加強水文測驗部門和抽水站運行管理部門之間的溝通，以確保流量關系曲線有效，從而達到水資源計量精準的目標。■

［1］中華人民共和國水利部.SL 247—2012水文資料整編規范［S］.北京:標準出版社，2012.

［2］中華人民共和國水利部.SL 337—2006聲學多普勒流量測驗規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2006.

［3］孫正蘭.江都抽水站流量計算方法分析［J］.水泵技術，2004（4）:44-46.

［4］朱金生，孫學勇，智日進.對二河新閘閘下水位—安全流量關系曲線幾個問題的探討［J］.水利建設與管理，2010（9）: 32-33.

［5］陳其遠.利用區間流量修正緊水灘電站閘門泄流曲線［J］.中國水能及電氣化，2014（3）:18-23.

Discussion on Baoying Pumping Station flow aligning method in South-to-North Water Diversion Project

WANG Yabin，QIAN Ruizhi，WANG Yongdong
（Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau Yangzhou Branch，Yangzhou 225002，China）

In the paper，Baoying Pumping Station is regarded as an example to study critical head pumping station flow aligning method.Since the head of Baoying Pumping Station is located on the boundary between low head and high-medium head，flow relationship curves of the station are respectively determined according to measured flow data and in line with flow aligning method of low head and high-medium head pumping station given in the specification.The aligning results are tested，and the precision is evaluated.The results show that two aligning methods are feasible with higher aligning precision.Flow aligning method of Baoying Pumping Station is enriched through the study in the paper，thereby providing reference cases for pumping station flow alignment located in the head boundary.

pumping station；flow；alignment

TV123

A

1005-4774（2016）05-0025-05

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.007