长距离渠道管道联合输水运行管理经验总结

(山东省胶东调水局威海分局，山东 威海 264200)

2013年9月以来，山东省遭遇多年持续干旱，部分地区甚至达到了70年一遇的特大干旱，全省河道断流780条，小型水库、塘坝等干枯1400多座，大中型水库蓄水较历年同期明显偏少，部分处于死水位以下。2015年12月起，胶东调水工程启动并实施了向烟台、威海两市应急抗旱调水，至今为两市输水近5亿m3，有效缓解了当地水源紧张局面。这是山东省胶东地区引黄调水工程主体工程完工后首次全线运行输水，运行820余天，状况良好，形成了一套行之有效的调度运行管理办法。

1 工程概况

胶东调水输水干线是山东省“T”字形调水大动脉的重要组成部分，分为引黄济青输水干线和胶东地区引黄调水输水干线，以滨州博兴打渔张引黄闸为起点，经160km输水明渠至潍坊昌邑宋庄分水闸。宋庄分水闸以下分为两路，一路至青岛城阳棘洪滩水库，全长92km明渠，为引黄济青输水干线；一路至威海文登米山水库，包括明渠和管道暗渠，全长322km，为胶东地区引黄调水输水干线。

胶东地区引黄调水输水干线于2013年完工，工程设计流量4.8～22m3/s。该段工程输水线路长，建筑物形式多样，先是161km明渠部分，再经过黄水河泵站连接下游161km管道、暗渠和隧洞。管道直径2200～1600mm，管材种类有螺旋钢管、PCCP和玻璃钢管三种，调度运行难度大，尤其是高疃泵站至米山水库段，90km管道布设随沿线地形高低起伏，管中心高程最高点与最低点高差达80m左右，调度指令动作灵敏度高，上下联动间隙短，对调度运行及操作提出更高的要求。

2 运行前期准备

2.1 确定运行管理机构

此次应急调水为胶东地区引黄调水输水干线完工后首次全线运行，采用的是“建管一体”的运行管理模式，从工程建设开始到运行管理自始至终由一个机构、一套人马全面负责。运行管理骨干力量主要是工程建设管理的直接参与者，他们对工程状况最为熟悉，因此在调度运行过程中对全线渠道、管道及泵站的安全运行和调度起到了中坚作用。同时，按照因事设岗、因岗定人、尽量精简的原则，并统筹考虑为长期运行管理总结经验、培养锻炼队伍，聘用基层作业人员，包括具体设备操作、巡查看护等人员。形成了省局、分局、管理站(处)等三级机构进行管理，其中省局负责全线(包括引黄济青输水干线)调水运行指挥，分局及以下负责具体工作实施。

2.2 全面工程检查

运行前对工程进行全面检查，确保渠道通畅、无阻水，对高筑方渠段、穿渠倒虹处等存在安全隐患的渠段重点检查；倒虹、渡槽等水工建筑物无漏水、堵塞现象；管道段必须达到全线无裸露、无漏水现象，阀门井、排气井、排水井室内干净整洁；各闸阀、排气阀、排水阀必须进行调试，确保所有闸阀、排气阀、排水阀可以灵活启闭，并处于相应的工作状态；供电系统、泵站、闸站以及通信设备应进行调试，确保各部功能完善且性能稳定。

3 运行原则和注意事项

因胶东地区多丘陵地，工程自宋庄分水闸以下共设7级提水泵站，其中明渠段3座，管道段3座，明渠管道连接1座。明渠输水多为自流，管道输水以泵站加压为主。根据工程特点以及整体调度计划，烟威两市总分水流量不超过8.5m3/s。因流量较小，运行期间泵站需大小机组交替配合使用，除泵站需要进行流量匹配外，管道段的运行控制是运行的重点和难点。

3.1 调度运行原则

a.统一调度，严明纪律。这是调度运行的最基本原则，必须严格遵守，调度指令均由省局调度中心发出，分局调度中心在执行完指令后，需及时反馈完成情况。其中管道段因反应时间短，控制性节点由省局调度中心直接调度。

b.正常情况时，尽量保持平稳运行。因渠道输水流量仅达到设计流量的40%～60%，在低水位贯通后，通过调节节制闸控制渠道水位，通过调整泵站机组运行及管道阀门开度控制分水流量。

c.周期性计算，精准性控制。沿线分水口门多达10处，根据流量匹配原则，自末端逐级向上每日累计流量，并计算各泵站间流量和水量损失，预估各泵站机组运行数量及时间，同时在各分水完成前应及时计算渠道蓄水量和渗漏损失。通过精细化计算，科学合理分配水量，在兼顾运行效率和节能的同时，及时发现突发险情。

d.要瞻前顾后。明渠和管道联合运行，要充分发挥明渠和泵站前池的调蓄能力，注意明渠水量损失及前后流量匹配情况，尤其要加强对高填方段、渡槽、有渗漏的渠段、泵站机电设备和管道等部位的巡查，重点关注上述水位及变化趋势，确保工程运行及分水安全。

3.2 管道运行注意事项

根据工程实际地势，本着节约建设成本的原则，在具有一定调蓄能力的桂山隧洞、孟良口子隧洞、星石泊泵站前池和米山水库出水口前新设四处活塞式控制阀，通过活塞式控制阀和其下游起到稳压作用的无压水池、隧洞、泵站前池的配合，以及对控制阀前后压力或流量的控制，确保在任何工况下，高位水池、无压水池和隧洞进出口竖井等几处关键节点的运行水位在合理区间，从而保障整个管道输水能够保持在预定的工作压力。

在输水线路各段管道充水结束后，各级泵站应首先开启调速机组小流量对输水管道进行加压充水，以保证输水管道内积存的气体完全排出。按加压充水时的管道满管平均流速应达到0.3～0.5m/s的原则确定各管段加压充水流量，确保各级泵站加压充水流量具备达到流量平衡的条件。加压充水完成后应维持一段时间，并对沿线设备进行调试，然后根据计划分水流量，转为正常输水运行。

根据实际工程情况，确定管道调度动作时序。在管道段第一级泵站黄水河泵站调节流量1h后，温石汤泵站相应调节流量，6.3h后相应调节高疃泵站流量，同时调整桂山调压阀和孟良口子调压阀阀门开度，30min后调整星石泊调压阀阀门开度和星石泊泵站流量，20min后调整界石调压阀阀门开度。尤其是要注意需同步操作的部分不能延误。

4 自动化监测监控系统

按照工程原设计要求，所有观测信息通过工程自建的通信、计算机网络系统进行采集、传输，由于泵站、闸站及管道暗渠段中该部分工程尚未建设完成，本次调水采用临时通信措施进行主要控制点的数据传输，实现基本运行数据的采集、传输、存储及处理，及时掌握、总结分析工程沿线信息,保证输水系统安全稳定的运行。

4.1 明渠段运行监控方案

明渠段运行控制的主要目标是水位观测，重点监控水位信息，并进行自动观测上报。自宋庄分水闸至黄水河泵站共计161km明渠，设有倒虹、渡槽、泵站等共计31处，平均间隔5.1km，实际各控制点间隔在1.6～10km，因此在各控制点前后各设一套信息采集装置(共61套)即可满足渠道水位监控需求。

每个信息点安装压力式水位计采集水位信息(宋庄分水闸同时传输流量计流量数据)，通过传输终端每小时传输一次数据。省局和分局调度中心分别设置一套水位显示系统，用于接收水位信息和监测单点数据，并进行显示存储，自动生成报表。

4.2 暗渠管道段运行监控方案

管道暗渠段共有四级加压泵站，并且线路长，全线密切相连。因此，其运行既需要泵站和线路的就地监控，也需要全线的远程自动监控。管道监测的主要任务有：ⓐ收集、处理、显示和记录输水系统的运行状态和参数；ⓑ确定不同运行工况的稳态运行参数；ⓒ协助运管人员准确地开关阀门和启停设备，以实现选定的运行工况；ⓓ通过运行参数的变化，提前预测、分析和处理事故。

输水线路沿线分别设有管道、无压隧洞、暗渠、无压水池等建筑物。针对不同建筑物，其监测内容各不相同。监测内容按照输水管道需要监测压力和流量，无压隧洞、无压水池需要监测水位的原则确定。具备现场显示及远传至控制中心的功能，各相邻控制点之间数据信号共享。

5 冰期运行要点

本次应急调水历经3个冰期运行，除最初气温骤降冷水进入管道，螺旋钢管冷缩造成管道裂缝漏水外，其他时间总体运转良好。

明渠段一般在12月中旬，加大宋庄分水闸流量，待水头到达黄水河泵站后，逐段向上游通过控制闸门，抬高闸前运行水位，使闸前过水断面增大，降低运行流速，稳定形成冰盖。全线水位调整完成后，宋庄分水闸流量调减至原来数值。抬高水位幅度一般比闸门不控制状态时高0.5m，以提高运行水位，降低流速。同时，应避免水位上下浮动过大，一般一天内水位上下浮动不超过10cm。特别在气温回升时，应加强白天融冰、夜间结冰时闸站前后水位的监测力度，并适当调节闸门开度，保持水位和流量稳定。

从冷水明渠进入管道推进的情况看，当钢管遇冷收缩后，较易出现阀门法兰漏水情况；福山段9+460管道破裂处也是螺旋钢管段，且前后均有镇墩约束。冬季运行时管线是否能承受温度降低后的收缩应力需要进行判断，因此需对渠道、管道的运行水温变化情况进行监控。

6 水质监测

明渠渠道两侧均安装防护隔离网，而管道暗渠段外来污染机会极小，因此在宋庄分水闸、黄水河泵站前池和米山水库管道末端挡水闸分别布设三个水质监测点，并委托各地有资质的专业监测机构进行监测，同时省局调度中心也利用便携式快速水质监测仪器对渠道水质变化情况进行随机监测，确保能够及时发现水体污染事件。

7 应急措施

各级管理机构都针对各自管辖段工程的实际情况，制定了相应的应急预案，同时加强以属地管理为主的应急处置队伍建设，建立联动协调制度，依靠公众力量，形成统一指挥、反应灵敏、协调有序、运转高效的应急管理机制。此机制在福山段管道破裂突发事故抢修中发挥了至关重要的作用，从发现异常到处置完成历时2h 3min，过程中各段流量分步调减，管线压力基本保持稳定，全程未出现管线排空现象，并且没有造成弃水损失。

8 结 语

通过对胶东调水工程明渠管道联合输水运行经验的总结，可对其他同类工程运行管理提供借鉴，但该工程也存在着自动化系统不够先进，运管人员偏多的问题，建议铺设通信专网，随之增加相应监控点，更新自动化系统，进一步提高工程的准确性和可靠性，而且能实现一定程度的自动化和智能化。特别是对管道段的调度控制，需要有专业的技术人员，培养或雇佣此类人才的成本较高，而且人为控制难免存在疏漏现象，一旦某个环节出现问题，对管道段的破坏将是灾害性的，因此，实现调度运行智能化是未来输水运行管理的趋势。