南水北调大宁调压池2017年运行工况分析

(北京市南水北调干线管理处，北京 100195)

1 南水北调大宁调压池概况

南水北调大宁调压池工程位于大宁调蓄水库上游及稻田水库西侧，上游连接PCCP管道出口，下游连接永定河倒虹吸控制闸和大宁调蓄水库。工程主要作用为调压、卸压，向西四环和南干渠方向分流，以及检测水质、防控污染。调压池直径81m，池深16.2m，总容积7.86万m3，调蓄水量2.63万m3，为I等工程。设计流量50m3/s，加大流量为60m3/s。向西四环和南干渠分水的设计流量均为30m3/s，加大流量均为35m3/s。

永定河倒虹吸控制闸连接大宁调压池，包括进水闸1座、退水闸1座，进水闸为4孔，4孔进水闸设计流量均为30m3/s，加大流量为35m3/s，左一、左二闸门向西四环方向分水，左三、左四闸门向南干渠方向分水，退水闸为1孔，向大宁调蓄水库退水，设计退水流量为25m3/s。4孔进水闸，每孔尺寸3.4m×3.8m，闸顶高程63.00m，闸底高程46.80m，每孔设潜孔平板钢闸门2道，1道为工作闸门，1道为检修闸门，每道闸门配固定卷扬启闭机1台。退水闸为1孔，孔口尺寸2.7m×3m，闸顶高程63.00m，闸底高程49.00m，设潜孔平板钢闸门2道，工作闸门1道，配固定卷扬启闭机1台，检修闸门1道，配电动葫芦。

大宁调压池平面图见图1。

图1 大宁调压池平面图

2 南水北调大宁调压池运行工况

大宁调压池是连接总干渠上游压力管道和下游自流输水暗涵的建筑物,对调节供水水位、供水流量和保证供水安全具有重要作用。其2017年整体运行工况分析如下。

2.1 大宁调压池水位

大宁调压池水位的工况包括正常输水工况、向大宁水库退水工况、流量变化引起水位波动工况。正常输水工况又分为上游来水为自流流量0～20m3/s和上游来水为加压流量20～60m3/s 两种运行工况。退水工况为通过连通闸涵向大宁调蓄水库退水。水位波动工况为泵站机组启闭、切换泵及发生突发事件导致流量、水位变化时，引起的水位波动。

2017年大宁调压池水位变化见图2。

图2 2017年大宁调压池水位示意

2017年1月1日—12月31日，大宁调压池水位维持在51.14～59.85m，平均水位为55.74m。

2017年进京流量见图3。

图3 2017年进京流量阶段示意

2017年1月1日—4月18日，进京流量为0～20m3/s，2017年4月18日—2018年12月9日进京流量为40～45m3/s(包含2017年6月27—29日按供电线路轮停的时间安排，加压运行工况调整为双线自流输水，入京流量将由43m3/s调减为24m3/s)，2017年12月8—31日，进京流量恢复为20m3/s。

对比大宁调压池水位以及进京流量情况，可明显看出其对应关系，当进京流量较小时，调压池水位较低，当进京流量增大时，调压池水位增高；其余调压池水位的中间波动情况，其频次与惠南庄泵站的切换泵密切相关。当惠南庄泵站输水流量大于20m3/s时，启动水泵机组加压供水，采用单管2台或3台机并联、调速运行方式满足供水需求，即8台卧式单级双吸离心泵(6工2备)，按每4台一组并联对应一条输水管道运行，当运行一段时间后，进行泵站的切换，在切换泵过程之前，首先抬升大宁调压池水位，减小惠南庄泵站水位与大宁调压池水位差，以便保护泵站机组和PCCP管道，因此调压池水位中间出现多次波动。

2.2 调整闸门工况

永定河倒虹吸控制闸连接大宁调压池，是向下游分水的控制闸，包括进水闸1座、退水闸1座。进水闸4孔，设计流量30m3/s，退水闸1孔，向大宁调蓄水库供水，设计退水流量25m3/s，进水闸4孔，每孔尺寸3.4m×3.8m,闸顶高程63m,闸底高程46.8m,每孔设潜孔平板刚闸门2道，每道闸门配固定卷扬启闭机1台，退水闸为1孔，孔口尺寸2.7m×3m,闸顶高程63m,闸底高程49m,设潜孔平板钢闸门2道，工作闸门1道，配固定卷扬启闭机1台，检修闸门1道，配电动葫芦。从永定河倒虹吸控制闸闸门，向西四环和南干渠方向分水，通过调整闸门控制流量以及向大宁调蓄水库退水。2017年调整闸门情况见表1。

表1 2017年永定河倒虹吸控制闸闸门调整情况

2017年1月1日—12月31日，永定河倒虹吸控制闸共调整652次，均已准确执行完毕。由于加压、切换泵以及需向南干渠静水试验等情况调控水位，共调整永定河倒虹吸控制闸门581次，其中左一闸门调整273次，左二闸门284次，左三闸门19次，左四闸门0次，由于退水，向大宁调蓄水库退水调整退水闸71次。

2.3 向大宁调蓄水库退水

大宁调压池还具有保证供水安全、减少弃水的功能。大宁调蓄水库位于大宁调压池南侧，是南水北调中线北京段选定的调蓄水库，在大宁调压池和水库之间修建连通闸涵,当上游来水量大于下游供水量时,多余水量可先在调压池内调蓄,大于调节容积的水量退入大宁水库;当总干渠供水流量不足时,可调用水库中的水量保证下游供水。

2017年1月1日—12月31日共向大宁调蓄水库退水14次，总退水量为286.6万m3，详见表2。共调整永定河倒虹吸控制闸退水闸门71次。退水一方面由于水量调度计划，另一方面多集中在汛期，由于强降雨天气等，导致南水北调来水调入密云水库调蓄工程泵站闸前水位达到汛限水位，为保障工程的正常运行，通过永定河控制闸向大宁调蓄水库退水。

表2 2017年向大宁调蓄水库退水量单位：万m3

月份退水时间/(月.日)退水量总退水量4月4.13—1428.3528.355月5.23—2524.924.96月6.105.466.11—1217.426.142.256.20—2467.656.25—2619.21111.997月7.836.597.245.4842.078月8.126.328.13—1411.98.12—1312.2430.4610月10.2—829.0329.0311月11.10—1119.819.8

3 分析及总结

南水北调来水，一方面有效保障了城市的供水安全。2016—2017年调水年度，北京市接纳南水10.32亿m3，连续三年超额完成调水计划。研究确立了“节、喝、存、补”的用水原则，输水过程全程计量、跟踪监测、精细调度，科学制定用水计划，优先使用外调水，优先保障居民生活用水，充分利用好珍贵的南水北调来水。10.32亿m3的进京江水中，7.03亿m3用于自来水厂供水，占城区供水总量近70%。另一方面显著增加了首都水资源战略储备，南水代替密云水库向自来水厂供水和城市河湖补水，每年减少出库水量超过5亿m3，并通过密云水库调蓄工程累计向水库输送南水超过3.79亿m3，再加上两年的汛期降雨、上游来水，共同保证了密云水库蓄水量稳步增长，水面扩大50km2。11月19日，密云水库蓄水量自2000年以来首次突破20亿m3，首都水资源战略储备水平又上新台阶。密云水库需水量的持续增加，将有力推进北部生态涵养区保护与绿色发展，为下游潮白河、北运河的清水长流创造条件，助力城市副中心实现“蓝绿交织、清新明亮、水城共融”的生态环境目标。此外还为北京市赢得了宝贵的水源涵养期。北京地下水超采，地面沉降，南水进京后，全市逐步关停自备井，大幅压采地下水，应急水源地终于获得休养生息的机会，有效促进了地下水资源的涵养和恢复，地下水位持续回升，2016年底全市平原区地下水位比2015年同期回升0.52m，2017年11月末比去年同期回升0.32m。

通过对南水北调中线干线(北京段)大宁调压池2017年的运行工况的分析，对调压池水位全年波动情况有了了解，其平均水位为55.74m，在51.14～59.85m之间波动，进京流量较小时，调压池水位较低，进京流量增大时，调压池水位增高，其余调压池水位的中间波动情况，其频次与惠南庄泵站的切换泵密切相关；2017年1月1日—12月31日，永定河倒虹吸控制闸共调整652次，均已准确执行完毕，共向大宁调蓄水库退水14次，总退水量为286.6万m3。通过对大宁调压池全年整体运行工况的分析，为南水北调中线干线(北京段)的运行提供了基础数据以及运行保障。