蒙山多級(jí)泵站聯(lián)合調(diào)度工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)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(shì)陡峻，地形復(fù)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(shè)計(jì)建設(shè)數(shù)量較多的水利工程。結(jié)合蒙山的山區(qū)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多級(jí)加壓泵站提水至山頂，探索破解山區(qū)泵站工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題。

1 泵站設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

1.1 可利用水源少

蒙山山頂?shù)貏?shì)較高、地形復(fù)雜，自然蓄水和人工蓄水性水利工程不多，近距離內(nèi)缺乏可有效利用的水源。

1.2 聯(lián)動(dòng)調(diào)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(shí)兼顧日常農(nóng)業(yè)灌溉，迫切需要建設(shè)多泵站聯(lián)合運(yùn)行工程，保障不間斷供水，泵站間聯(lián)運(yùn)體系復(fù)雜，聯(lián)動(dòng)難度較大。

1.3 建設(shè)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(shè)等難度大，有很多關(guān)鍵問(wèn)題需要專門設(shè)計(jì)，破解難題。

2 多泵站聯(lián)合工程設(shè)計(jì)方案

2.1 總體布局設(shè)計(jì)

蒙山山區(qū)多泵站聯(lián)合工程主要由水源庫(kù)、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(kù)、喬家莊水庫(kù)、九龍?zhí)端畮?kù)取水，通過(guò)多級(jí)泵站逐級(jí)加壓引水至藥圃水庫(kù)，再由藥圃水庫(kù)通過(guò)泵站加壓引水至擂鼓臺(tái)和龜蒙頂2座新建蓄水池，為龜蒙景區(qū)內(nèi)的消防工程提高可靠的水源保障。

2.2 確定泵站分級(jí)加壓參數(shù)

考慮高差因素，從水源地到蓄水池通過(guò)多級(jí)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(jí)加壓。其中1#～4#泵站為李家石屋水庫(kù)提水至藥圃水庫(kù)的4級(jí)加壓泵站，揚(yáng)程分別為160 m、155 m、115 m、140 m；5#泵站為藥圃水庫(kù)提水至新建蓄水池的單級(jí)泵站，揚(yáng)程105 m；6#～7#為喬家村水庫(kù)提水至九龍?zhí)端畮?kù)的2級(jí)泵站，揚(yáng)程分別為140 m和115 m；8#～12#泵站為九龍?zhí)端畮?kù)提水至藥圃水庫(kù)的5級(jí)泵站，揚(yáng)程分別為155 m、140 m、115 m、115 m、140 m。

3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)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(wú)大型水源地，無(wú)較大流量的大口井。距離10 km左右有李家石屋、藥圃水庫(kù)、喬家村水庫(kù)、九龍?zhí)端畮?kù)4座小水庫(kù)，水源水量較充足。山頂蓄水池距離最遠(yuǎn)的橋家村水庫(kù)大約10 km，其他水庫(kù)距離在10 km以內(nèi)，總體距離遠(yuǎn)近適中。泵站采用水庫(kù)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(biāo)準(zhǔn)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(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算需用水量取20 L/s，森林火帶可燃物蓄量取1 000 m3，火災(zāi)蔓延時(shí)間按6 h考慮，則發(fā)生一次火災(zāi)的滅火用水量為432 m3，水庫(kù)水源庫(kù)容遠(yuǎn)大于用水需求，可滿足用水需要。山頂新建蓄水池應(yīng)大于一次滅火用水量，結(jié)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(diào)信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蒙山需聯(lián)合調(diào)運(yùn)12個(gè)泵站，數(shù)量多，距離遠(yuǎn)，工況復(fù)雜，因此蒙山泵站群探索設(shè)計(jì)自動(dòng)化信息系統(tǒng)，便于聯(lián)合調(diào)度控制。蒙山泵站群自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是當(dāng)蒙山頂蓄水池內(nèi)水位下降到設(shè)定水位時(shí)，藥圃水庫(kù)補(bǔ)水水泵自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水，補(bǔ)水流量根據(jù)滅火情況，確定為0.018 m3/s，補(bǔ)水時(shí)間16 h，可以滿足持續(xù)滅火時(shí)間達(dá)3 h。自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)兩部分組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)主控級(jí)、現(xiàn)地級(jí)兩級(jí)，通過(guò)光纖以太網(wǎng)傳輸信號(hào)。監(jiān)控工作站、服務(wù)器等主控級(jí)設(shè)備設(shè)在5#泵站，12個(gè)泵站分別安裝傳感器、光端設(shè)備等現(xiàn)地級(jí)設(shè)備。現(xiàn)地級(jí)各傳感器獲取各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，主控級(jí)匯總現(xiàn)地級(jí)各設(shè)備工況數(shù)據(jù)，將控制命令、調(diào)度指令傳送至LCU執(zhí)行。工作人員可通過(guò)液晶屏獲取各泵站設(shè)備信息和視頻監(jiān)視系統(tǒng)傳來(lái)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(shè)于蒙山各處山地，地形復(fù)雜，管道彎頭較多，并且工程區(qū)地處龜蒙景區(qū)，沒(méi)有足夠開(kāi)挖面，因此部分管道需采用架空敷設(shè)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(zhì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(shè)。敷設(shè)滅火主管道總長(zhǎng)16 km，管道敷設(shè)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(yùn)泵站閥門井設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為便于蒙山輸水管道工程的安全運(yùn)行和維護(hù)管理，按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室外給水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50013-2006）的規(guī)定，管道沿線需設(shè)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(nèi)。其中，檢修閘閥每隔5個(gè)取水栓設(shè)置一個(gè)，管道高點(diǎn)處設(shè)置排氣閥，管道低點(diǎn)處設(shè)置泄水閥。共需設(shè)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(shè)置減壓閥75座），水擊泄放閥井12座。

4 結(jié)語(yǔ)

蒙山多泵站群聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)具有典型的山區(qū)特點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮高差大、地形復(fù)雜、間距遠(yuǎn)等重要因素，通過(guò)一體化信息控制體系設(shè)計(jì)聯(lián)合運(yùn)用12個(gè)泵站，可滿足滅火用水需求兼顧灌溉補(bǔ)水。從建成投入運(yùn)行情況看，工程達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，多級(jí)泵站群和出水系統(tǒng)均運(yùn)行良好。