引江濟淮工程安徽段試通水方案技術(shù)要點淺析

王愷禎，管佳佳

（安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

引江濟淮工程連通長江、淮河兩大水系，以城鄉(xiāng)供水和發(fā)展江淮航運為主，結(jié)合灌溉補水和改善巢湖及淮河水生態(tài)環(huán)境，涉及安徽、河南兩省15 個市，總面積約7.06 萬km2。工程引江規(guī)模300m3/s，規(guī)模為大（1）型，安徽境內(nèi)輸水線路總長587.4km，輸水線路上有樅陽引江樞紐等八大樞紐[1]。跨流域引調(diào)水、穿越江淮分水嶺、涉及河湖和人工開挖明渠多、控制性樞紐復(fù)雜等是引江濟淮工程輸水線路顯著特點，試通水方案的制定需全方位、全面性、綜合性考慮工程特點及各方面因素，本文就試通水調(diào)試分段、調(diào)試時間、水資源調(diào)度、水位控制、運行調(diào)度技術(shù)要求等方案的技術(shù)要點進行論述。

1 試通水聯(lián)合調(diào)試分段及時間方案分析

根據(jù)引江濟淮工程的輸水線路特點，以天然調(diào)蓄河湖（菜子湖、瓦埠湖、淮河干流）和輸水控制性樞紐工程為可選節(jié)點，此次試通水方案將試通水聯(lián)合調(diào)試分為3 段，分別為長江至派河口泵站樞紐段、派河口泵站樞紐至淮河干流段、淮河干流至省界段，試通水聯(lián)合調(diào)試先進行分段調(diào)試，再進行全線聯(lián)合調(diào)試。鑒于目前鳳凰頸引江樞紐、白山節(jié)制樞紐工期相對滯后，此次試通水方案的輸水線路暫不考慮西兆線，調(diào)蓄工程不考慮巢湖。

試通水時間方案需要考慮工程施工進度及施工安排、環(huán)評關(guān)于菜子湖冬候鳥越冬期水位控制的批復(fù)、受水區(qū)需求等因素的影響，綜合以上各因素，擬定試通水時間為2022 年11 月中旬，試通水持續(xù)時間為15～20 天，分段聯(lián)合調(diào)試約5～7 天，全線聯(lián)合調(diào)試約為7～10 天，預(yù)留3～5 天為設(shè)備維護和應(yīng)急處理等時間。

2022 年11 月20 日，引江濟淮工程廬江船閘開始進行試通水實驗，至2022 年12 月30 日引江濟淮工程主體工程實現(xiàn)試通水通航，本次擬定的試通水聯(lián)合調(diào)試分段及時間方案基本符合實際試通水調(diào)度。

2 試通水水資源調(diào)度和水位控制方案分析

2.1 水資源調(diào)度方案分析

水資源調(diào)度方案是試通水方案需考慮的技術(shù)要點，此次引江濟淮工程涉及自然河湖和人工開挖明渠多，需考慮區(qū)域供水調(diào)度、航運調(diào)度、生態(tài)用水調(diào)度方面的需要。

2.1.1 供水調(diào)度方案分析

供水調(diào)度方案主要考慮淮河流域干旱年份用水，主要如下：一是當淮河主供水區(qū)發(fā)生干旱缺水，淮河以北主要支流來水少，供水區(qū)閘壩等蓄水位持續(xù)下降時，供水調(diào)度可視淮河以北分區(qū)干旱情況啟用不同輸水線路調(diào)水。二是當淮河干流蚌埠閘水位低于17.4m，上游來水流量小，閘上水位不能明顯抬高，且持續(xù)下降，需要實施供水調(diào)度；當蚌埠閘流量小于最小下泄生態(tài)流量48.35m3/s，蚌埠閘水位從17.4m 開始持續(xù)下降時，需要實施供水調(diào)度。三是干旱年份，淮河以南各河湖調(diào)蓄區(qū)水位低于正常蓄水位，且持續(xù)下降時，需要實施供水調(diào)度。

2.1.2 航運調(diào)度方案分析

洪水期，不需要進行調(diào)水，因此航運調(diào)度方案主要考慮自然河湖和人工開挖航道的最低通航水位要求。引江濟巢段菜子湖線路、江淮溝通段蜀山泵站至東淝河段設(shè)計最低通航水位分別為8.1～5.8m、5.8～17.4m，當運行水位低于通航水位時，需要實施航運調(diào)度；同時也可對不排入旁通水系及與調(diào)水方向相反的船閘用水，利用泵站及時翻水，滿足旁通水系、船閘設(shè)計最低通航水位要求。

2.1.3 生態(tài)用水調(diào)度方案分析

生態(tài)用水調(diào)度方案主要是考慮干旱年份河湖的主要控制節(jié)點的最小生態(tài)流量和最低生態(tài)水位要求。淮干蚌埠閘最小下泄生態(tài)流量為48.35m3/s，干旱年份需要通過引江調(diào)水維護淮河干流最小生態(tài)下泄流量。在枯水期，當巢湖水位低于最低生態(tài)水位6.6m時，為擴大巢湖水環(huán)境容量，結(jié)合巢湖供水引江，需要實施生態(tài)用水調(diào)度。

2.2 水位控制方案分析

為確保輸水線路的輸供水安全，試通水方案控制水位主要按照輸水河湖和人口開挖渠道的設(shè)計輸水水位、最低通航水位控制，因此最高水位按照設(shè)計輸水水位控制，同時需滿足線路對最低通過水位的要求。引江濟淮工程從長江引水，向北依次送到菜子湖、巢湖、瓦埠湖、蚌埠閘上，長江潮位、各湖泊蓄水位、淮干蚌埠閘蓄水位等是確定調(diào)水河道設(shè)計輸水水面線的控制性水位，根據(jù)《關(guān)于印發(fā)巢湖防汛抗旱調(diào)度暫行規(guī)定的通知》《東淝閘調(diào)度運用辦法》《蚌埠閘調(diào)度運用（暫行）》等，巢湖閘上正常蓄水位控制在6.1～7.1m，瓦埠湖正常蓄水位為17.9～18.4m，蚌埠閘上正常蓄水位控制在17.4～17.9m，即結(jié)合調(diào)蓄水位要求、分段河渠過流能力、水頭損失、通航要求等確定的各段設(shè)計輸水水位和最低通航水位，此次輸水干線主要節(jié)點控制水位方案見表1。

表1 輸水干線主要節(jié)點控制水位表

3 試通水分段聯(lián)合調(diào)試方案分析

3.1 分段聯(lián)合調(diào)試技術(shù)要求

3.1.1 試通水河渠充水要求

試通水方案擬定需要考慮參與試通水的各泵站安全運行，因此河渠需提前充蓄，使泵站前池水位在開機前滿足設(shè)計要求。

長江至派河口泵站樞紐段：廬江節(jié)制閘上水位按菜子湖水位，不需考慮初始充水；廬江節(jié)制閘以下至派河口泵站進水池的輸水河道，若河渠水位低于派河口泵站前池最低設(shè)計水位3.6m，需適度開啟廬江節(jié)制閘提前充水。

派河口泵站樞紐至淮河干流段：派河口泵站至蜀山泵站的輸水河道為派河河道，一般為巢湖水位，若派河口泵站出水池低于最低設(shè)計水位6.0m，需適度開啟蜀山泄水閘向河道充水；蜀山泵站至東淝閘的輸水河道初始水位為瓦埠湖水位，河道不需充水。

淮河干流至省界段：西淝河線輸水河道因有節(jié)制閘控制，輸水河道水位一般滿足各梯級泵站前池的最低設(shè)計水位；若泵站前池水位低于最低設(shè)計水位，可利用前一級泵站充水。

3.1.2 泵站機組調(diào)試要求

可按照水位控制方案，按照試運行指令的要求，分別對單臺、多臺機組進行調(diào)試。

3.1.3 泵站分組調(diào)試時間要求

調(diào)水時間擬定主要考慮泵站是否能安全穩(wěn)定運行，原則上不同工況泵站分組聯(lián)合調(diào)試時間分別不少于24h，且單機運行時間不應(yīng)少于6h；同時在分組聯(lián)合調(diào)試中，應(yīng)通過機組輪換，對各泵站（包括備機）進行調(diào)試，以達到全面試運行檢驗。

3.1.4 梯級泵站聯(lián)合運行調(diào)度要求

為盡可能排查設(shè)計水位下全段輸水線路的可能問題，此次試通水首次聯(lián)合調(diào)度時，在河道水位條件許可時，各站進水池水位應(yīng)盡可能達到調(diào)水的設(shè)計水位。各泵站按站內(nèi)所設(shè)的流量計對主機葉片進行調(diào)節(jié)，以達到各級泵站流量的匹配，并觀測前池水位是否恒定，如前池水位上升或下降較快（超過0.15m），可通過增減水泵臺數(shù)來控制前池水位。

3.2 工程運行調(diào)度方案確定

長江至派河口泵站樞紐段：設(shè)計提水規(guī)模引江150m3/s，派河口泵站295m3/s（含白山節(jié)制閘引巢湖水150m3/s）。此次擬定試通水調(diào)度方案對該段各級泵站按單臺、多臺機組抽水流量進行聯(lián)合調(diào)試，參考其他工程經(jīng)驗和引江濟淮工程特點，結(jié)合環(huán)評批復(fù)的菜子湖冬候鳥越冬期控制水位及湖區(qū)11 月多年平均水位（7.97m），擬定樅陽引江泵站抽水規(guī)模為90m3/s。

派河口泵站樞紐至淮河干流段：設(shè)計提水規(guī)模派河口泵站295m3/s（含白山節(jié)制閘引巢湖水150m3/s），蜀山泵站290m3/s。此次擬定試通水調(diào)度方案對該段各級泵站按單臺、多臺機組抽水流量進行聯(lián)合調(diào)試，派河口泵站、蜀山泵站提水規(guī)模同上段，為90m3/s；當瓦埠湖水位、蚌埠閘上水位分別達到18.4m、18.0m時，可由東淝河閘和蚌埠閘控制。

淮河干流至省界段：設(shè)計提水規(guī)模西淝河站85m3/s、闞疃南站80m3/s、西淝河北站80m3/s、朱集站55m3/s、龍德站45m3/s。此次擬定試通水調(diào)度方案對該段各級泵站按單臺、多臺機組抽水流量進行聯(lián)合調(diào)試，考慮受江水北送段河道調(diào)蓄能力影響，江水北送段試通水輸水流量為設(shè)計輸水流量的50%，因此西淝河等5 座泵站的1/2 機組聯(lián)合運行。

3.3 輸水到達時間演算分析

為模擬分析泵站按照試通水確定的開機流量90m3/s 提水，江水到達下一個節(jié)點的時長，以便為實際試通水時提供理論計算支撐，此次試通水方案采用非恒定流水動力學模型模擬。考慮需對不同分段、不同樞紐節(jié)點分別進行模型建立，結(jié)合工程情況可選用MIKE11 軟件進行模型構(gòu)建，能很好地概化自然邊界、各種構(gòu)筑物調(diào)度及引調(diào)水線路，提高模擬精度[1,2]。

調(diào)蓄工程的菜子湖起始水位采用11 月多年平均水位7.97m，瓦埠湖、淮河蚌埠閘上起始水位采用11 月多年平均水位17.0m。河道糙率采用主設(shè)成果，天然河道為0.03，開挖輸水渠道為0.022～0.025。經(jīng)一維水動力學模型模擬分析，在試通水調(diào)水流量90m3/s 規(guī)模下，江水從樅陽引江樞紐到達派河口泵站樞紐時間為73h，到達瓦埠湖時間為119h，到達西淝河站時間為166h，到達省界時間為256h，模擬演算分析成果見圖1。

圖1 調(diào)水流量90m3/s 規(guī)模下輸水到達時間模型演算分析成果圖

4 結(jié)論

長距離引調(diào)水明渠試通水方案制定需全方位、全面性、綜合性考慮工程特點及各方面因素，本文結(jié)合水情、工情等要求，對引江濟淮工程安徽段試通水方案的調(diào)試分段、調(diào)試時間、水資源調(diào)度、水位控制、運行調(diào)度等方面淺析了技術(shù)要點內(nèi)容，明確了分段聯(lián)合調(diào)試的技術(shù)原則和要求，提出了契合實際、可操作的、周全的試通水方案，并基于MIKE11一維水動力學模型模擬分析了輸水到達時間。試通水方案為引江濟淮工程安徽段2022 年實際試通水工程提供了科學指導(dǎo)，發(fā)揮了重要的效益■